如何在 C/C++ 中将 12 位图像转换为 8 位？

Question

好吧，所以我一直非常沮丧尝试将 12 位缓冲区转换为 8 位缓冲区。 图像源是 12 位灰度（从 JPEG2000 解压缩），其颜色范围为 0-4095。现在我必须将其减少到 0-255。常识告诉我，我应该像这样简单地划分每个像素值。但是当我尝试这个时，图像太亮了。

void 
TwelveToEightBit(
    unsigned char * charArray,
    unsigned char * shortArray,
    const int num )
{

    short shortValue  = 0; //Will contain the two bytes in the shortArray.
    double doubleValue  = 0; //Will contain intermediary calculations.

    for( int i = 0, j =0; i < num; i++, j +=2 )
    {
        // Bitwise manipulations to fit two chars onto one short.
        shortValue = (shortArray[j]<<8);
        shortValue += (shortArray[j+1]);

        charArray[i] = (( unsigned char)(shortValue/16));
    }
}

现在我可以看出需要进行一些对比度调整。有什么想法吗？

提前致谢

Answer 1

大胆猜测：您的代码假定为大端机器（最高有效字节在前）。 Windows PC 是小端的。所以也许试试

  shortValue = (shortArray[j+1]<<8);
  shortValue += (shortArray[j]);

如果确实是 endiasness 问题，那么您提供的代码只会删除每个值的 4 个最高有效位，并将其余部分扩展到强度范围。嗯，编辑，2 秒后：不，那是一个想法。不过还是试试吧？

干杯，

--阿尔夫

Answer 2

据我了解，主要问题是将 12 位值转换为 8 位值。

Range of 12-bit value = 0 - 4095 (4096 values)
Range of  8-bit value = 0 -  255 ( 256 values)

我会尝试将 12 位值 x 转换为 8 位值 y

1. 首先，先缩小到 0-1 的范围，然后
2. 然后，放大到 0-256 范围。

一些 C-ish 代码：

uint16_t x = some_value; 
uint8_t  y = (uint8_t) ((double) x/4096 ) * 256;

更新

感谢Kriss 的评论，我意识到我忽略了速度问题。由于浮点运算，上述解决方案可能比纯整数运算慢。

然后我开始考虑另一种解决方案。用x 的最高有效位8 构造y 怎么样？换句话说，通过修剪掉4 的最低有效位。

y = x >> 4;

这行得通吗？

Answer 3

实际上，只是需要进行一些简单的对比度调整。当我在 Photoshop 中加载结果图像并进行自动对比时，我就意识到了这一点……图像结果与预期的输出图像非常相似。 我发现了一种可以进行对比的算法，并将其发布在此处以方便其他人使用：

#include <math.h>

 short shortValue  = 0; //Will contain the two bytes in the shortBuffer.
 double doubleValue  = 0; //Will contain intermediary calculations.

 //Contrast adjustment necessary when converting
 //setting 50 as the contrast seems to be real sweetspot.
 double contrast = pow( ((100.0f + 50.0f) / 100.0f), 2); 

 for ( int i = 0, j =0; i < num; i++, j += 2 )
 {

  //Bitwise manipulations to fit two chars onto one short.
  shortValue = (shortBuffer[j]<<8);
  shortValue += (shortBuffer[j+1]);

  doubleValue = (double)shortValue;

  //Divide by 16 to bring down to 0-255 from 0-4095 (12 to 8 bits)
  doubleValue /= 16;

  //Flatten it out from 0-1
  doubleValue /= 255;
  //Center pixel values at 0, so that the range is -0.5 to 0.5
  doubleValue -= 0.5f;
  //Multiply and just by the contrast ratio, this distances the color
  //distributing right at the center....see histogram for further details
  doubleValue *= contrast;

  //change back to a 0-1 range
  doubleValue += 0.5f;
  //and back to 0-255
  doubleValue *= 255;


  //If the pixel values clip a little, equalize them.
  if (doubleValue >255)
   doubleValue = 255;
  else if (doubleValue<0)
   doubleValue = 0;

  //Finally, put back into the char buffer.
  charBuffer[i] = (( unsigned char)(doubleValue));


 }

Answer 4

如果您只想删除底部的 4 个最低有效位，您可以执行以下操作：

unsigned int start_value = SOMEVALUE; // starting value
value = (value & 0xFF0 );             // drop bits 
unsigned char final_value =(uint8_t)value >> 4; //bit shift to 8 bits

注意“未签名”。您不希望有符号位与您的值混淆。

Answer 5

像这样：

// Image is stored in 'data'
unsigned short* I = (unsigned short*)data;

for(int i=0; i<imageSize; i++) {
// 'color' is the 8-bit value  
   char color = (char)((double)(255*I[i])/(double)(1<<12));
   /*...*/ 
}