修改RGB图像亮度的算法？答案

【问题标题】：Algorithm to modify brightness for RGB image?修改RGB图像亮度的算法？
【发布时间】：2012-06-22 20:23:11
【问题描述】：

我知道 RGB -> Luminance 有一个公式，但我需要给定一个亮度参数来修改图像的 RGB 值。我该怎么做？

谢谢

【问题讨论】：

标签： image-processing rgb

【解决方案1】：

最简单的方法是将每个 R、G、B 值乘以某个常数——如果常数 >1，它会变亮，如果

这不仅比从 RGB 转换为 HSL 再转换回来更简单，而且更接近于您在物理对象上照射不同量的光时发生的情况。

【讨论】：

是的，在模型 L = (R+G+B)/3 下可以得出相同的结果，但某些亮度模型不使用该假设（请参阅我链接的维基百科页面。）由于 OP 含糊不清，我决定成为“一般”。
@ChrisA。它真的能解决同样的问题吗？我认为 L 和 S 之间存在一些交互，例如，如果你进行剧烈的改变，这会造成非常糟糕的事情。
好点！正是为什么我试图在我的答案中尽可能少地假设并保持一般性。我记得虽然马克知道它确实如此，但我现在正试图支持这一点，只是为了好奇。
你是对的马克，饱和度对 RGB 有一些有趣的影响。我对L = (R+G+B)/3 的评论纯粹是出于数学动机，但这显然不是通常定义的方式。但是您的优点也是对您自己的答案的反驳。例如，尝试使用像 mspaint 中具有 HSL 和 RGB 的色轮。将 RGB 乘以标量并不总是一对一的变化，无论如何都是 L。
通过转换为 HSL 来修改亮度和通过上述技术修改亮度是否一定相同？我的意思是说，这种转换的亮度和亮度是否相等？

【解决方案2】：

从RGB映射到HSL（Hue/saturation/luminance），保持色相和饱和度不变，只修改亮度，然后进行HSL到RGB的反向映射。

【讨论】：

HSL 与物理学或心理物理学无关，它只是 RGB 欧几里得坐标的极坐标改写。此外，HSL 中的“L”表示亮度，而不是亮度。亮度是以 Cd/m² 为单位的物理指标。 HSL 非常糟糕，不应该用于像素操作。在转换为 RGB 之前，它最多对 GUI 参数有用。

【解决方案3】：

添加到 Mark Ransom 的答案：最好使用带有 255 常量的所述因子并将其添加到当前颜色值：

float brightnessFac = //between -1.0 and 1.0    
byte brightnessRed = red + (255f * brightnessFac);

如果你只使用 0.0 到 1.0 之间的因子

byte brightnessRed = red * brightnessFac;

0 值保持为零。

【讨论】：

【解决方案4】：

我的建议与ChrisA.的回答相同，但有一点不同：

请改用HSP color space，因为它是 Photoshop 算法的近似值，效果更好。

为了不只是链接到 HSP 的网站（坦率地说应该绰绰有余；只是我不想在没有示例的情况下回答），这是我的 C# 实现，它遵循该网站的：

#region Definitions
//Perceived brightness to Red ratio.
private const double Pr = .299;
//Perceived brightness to Green ratio.
private const double Pg = .587;
//Perceived brightness to Blue ratio.
private const double Pb = .114;
#endregion

//Expected ranges: Hue = 0-359... Other values = 0-1
public static ColorRGB ToRGB(double hue, double saturation, double perceivedBrightness, double alpha) {
    //Check values within expected range
    hue = hue < 0 ? 0 : hue > 359 ? 359 : hue;
    saturation = saturation < 0 ? 0 : saturation > 1 ? 1 : saturation;
    perceivedBrightness = perceivedBrightness < 0 ? 0 : perceivedBrightness > 1 ? 1 : perceivedBrightness;
    alpha = alpha < 0 ? 0 : alpha > 1 ? 1 : alpha;
    //Conversion
    var minOverMax = 1 - saturation;
    double r, g, b;
    if (minOverMax > 0) {
        double part;
        if (hue < 0.166666666666667D) { //R>G>B
            hue = 6 * (hue - 0); part = 1 + hue * (1 / minOverMax - 1);
            b = perceivedBrightness / Math.Sqrt(Pr / minOverMax / minOverMax + Pg * part * part + Pb);
            r = b / minOverMax; g = b + hue * (r - b);
        }
        else if (hue < 0.333333333333333D) { //G>R>B
            hue = 6 * (-hue + 0.333333333333333D); part = 1 + hue * (1 / minOverMax - 1);
            b = perceivedBrightness / Math.Sqrt(Pg / minOverMax / minOverMax + Pr * part * part + Pb);
            g = b / minOverMax; r = b + hue * (g - b);
        }
        else if (hue < 0.5D) {   //  G>B>R
            hue = 6 * (hue - 0.333333333333333D); part = 1 + hue * (1 / minOverMax - 1);
            r = perceivedBrightness / Math.Sqrt(Pg / minOverMax / minOverMax + Pb * part * part + Pr);
            g = r / minOverMax; b = r + hue * (g - r);
        }
        else if (hue < 0.666666666666667D) { //B>G>R
            hue = 6 * (-hue + 0.666666666666667D); part = 1 + hue * (1 / minOverMax - 1);
            r = perceivedBrightness / Math.Sqrt(Pb / minOverMax / minOverMax + Pg * part * part + Pr);
            b = r / minOverMax; g = r + hue * (b - r);
        }
        else if (hue < 0.833333333333333D) { //B>R>G
            hue = 6 * (hue - 0.666666666666667D); part = 1 + hue * (1 / minOverMax - 1);
            g = perceivedBrightness / Math.Sqrt(Pb / minOverMax / minOverMax + Pr * part * part + Pg);
            b = g / minOverMax; r = g + hue * (b - g);
        }
        else { //R>B>G
            hue = 6 * (-hue + 1D); part = 1 + hue * (1 / minOverMax - 1);
            g = perceivedBrightness / Math.Sqrt(Pr / minOverMax / minOverMax + Pb * part * part + Pg);
            r = g / minOverMax; b = g + hue * (r - g);
        }
    }
    else {
        if (hue < 0.166666666666667D) { //R>G>B
            hue = 6 * (hue - 0D); r = Math.Sqrt(perceivedBrightness * perceivedBrightness / (Pr + Pg * hue * hue)); g = r * hue; b = 0;
        }
        else if (hue < 0.333333333333333D) { //G>R>B
            hue = 6 * (-hue + 0.333333333333333D); g = Math.Sqrt(perceivedBrightness * perceivedBrightness / (Pg + Pr * hue * hue)); r = g * hue; b = 0;
        }
        else if (hue < 0.5D) { //G>B>R
            hue = 6 * (hue - 0.333333333333333D); g = Math.Sqrt(perceivedBrightness * perceivedBrightness / (Pg + Pb * hue * hue)); b = g * hue; r = 0;
        }
        else if (hue < 0.666666666666667D) { //B>G>R
            hue = 6 * (-hue + 0.666666666666667D); b = Math.Sqrt(perceivedBrightness * perceivedBrightness / (Pb + Pg * hue * hue)); g = b * hue; r = 0;
        }
        else if (hue < 0.833333333333333D) { //B>R>G
            hue = 6 * (hue - 0.666666666666667D); b = Math.Sqrt(perceivedBrightness * perceivedBrightness / (Pb + Pr * hue * hue)); r = b * hue; g = 0;
        }
        else { //R>B>G
            hue = 6 * (-hue + 1D); r = Math.Sqrt(perceivedBrightness * perceivedBrightness / (Pr + Pb * hue * hue)); b = r * hue; g = 0;
        }
    }
    return new ColorRGB(r, g, b, alpha);
}

//Expected ranges: 0-1 on all components
public static ColorHSP FromRGB(double red, double green, double blue, double alpha) {
    //Guarantee RGB values are in the correct ranges
    red = red < 0 ? 0 : red > 1 ? 1 : red;
    green = green < 0 ? 0 : green > 1 ? 1 : green;
    blue = blue < 0 ? 0 : blue > 1 ? 1 : blue;
    alpha = alpha < 0 ? 0 : alpha > 1 ? 1 : alpha;
    //Prepare & cache values for conversion
    var max = MathExtensions.Max(red, green, blue);
    var min = MathExtensions.Min(red, green, blue);
    var delta = max - min;
    double h, s, p = Math.Sqrt(0.299 * red + 0.587 * green + 0.114 * blue);
    //Conversion
    if (delta.Equals(0)) h = 0;
    else if (max.Equals(red)) {
        h = (green - blue) / delta % 6;
    }
    else if (max.Equals(green)) h = (blue - red) / delta + 2;
    else h = (red - green) / delta + 4;
    h *= 60;
    if (h < 0) h += 360;
    if (p.Equals(0))
        s = 0;
    else
        s = delta / p;
    //Result
    return new ColorHSP(h, s, p, alpha);
}

【讨论】：

【解决方案5】：

import java.io. * ;
import java.awt.Color;
import javax.imageio.ImageIO;
import java.io. * ;
import java.awt.image.BufferedImage;

class Psp {

    public static void main(String a[]) {
        try {

            File input = new File("abc.jpg");
            File output = new File("output1.jpg");
            BufferedImage picture1 = ImageIO.read(input); // original
            BufferedImage picture2 = new BufferedImage(picture1.getWidth(), picture1.getHeight(), BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
            int width = picture1.getWidth();
            int height = picture1.getHeight();

            int factor = 50;
            for (int y = 0; y < height; y++) { //loops for images
                for (int x = 0; x < width; x++) {

                    Color c = new Color(picture1.getRGB(x, y));
                    int r = c.getRed() + factor;
                    int b = c.getBlue() + factor;
                    int g = c.getGreen() + factor;

                    if (r >= 256) {
                        r = 255;
                    } else if (r < 0) {
                        r = 0;
                    }

                    if (g >= 256) {
                        g = 255;
                    } else if (g < 0) {
                        g = 0;
                    }

                    if (b >= 256) {
                        b = 255;
                    } else if (b < 0) {
                        b = 0;
                    }
                    picture2.setRGB(x, y, new Color(r, g, b).getRGB());

                }
            }

            ImageIO.write(picture2, "jpg", output);
        } catch(Exception e) {
            System.out.println(e);
        }

    }

}

【讨论】：

【解决方案6】：

你可以试试 LookupTable 和 LookupOp；这样您就可以通过修改 LookupTable 来调整图片的亮度。使图片变亮只是为 RGB 增加一些值。

BufferedImage dstImage = new BufferedImage(input.getWidth(), input.getHeight(),BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR);
        LookupTable lookupTable = new ShortLookupTable(0, data);
        LookupOp op = new LookupOp(lookupTable, null);
        op.filter(toBeTone, dstImage);

【讨论】：

【解决方案7】：

调整图像的亮度是可以完成的最简单的图像处理操作之一。所涉及的只是为每个红色、绿色和蓝色分量添加所需的亮度变化。

会是这样的：

colour = GetPixelColour(x, y)
   newRed   = Truncate(Red(colour)   + brightness)
   newGreen = Truncate(Green(colour) + brightness)
   newBlue  = Truncate(Blue(colour)  + brightness)
   PutPixelColour(x, y) = RGB(newRed, newGreen, newBlue)

确保红色、绿色和蓝色的新值在有效范围内的代码。

Procedure Truncate(value)
      If value < 0 Then value = 0
      If value > 255 Then value = 255
      Return value
   EndProcedure

【讨论】：

不，这是与亮度不同的“加权混合白色”。