【數字圖像處理】gamma變換

 

論文：gamma校正的快速算法及其c語言實現

gamma變換實現過程

　　假設圖像中有一個像素，值是 200 ，那么對這個像素進行校正必須執行如下步驟： 

　　1. 歸一化 ：將像素值轉換為  0 ～ 1  之間的實數。 算法如下 : ( i + 0. 5)/256  這里包含 1 個除法和 1 個加法操作。對於像素  A  而言  , 其對應的歸一化值為  0. 783203 。 

　　2. 預補償 ：根據公式  , 求出像素歸一化后的 數據以  1 /gamma  為指數的對應值。這一步包含一個 求指數運算。若  gamma  值為  2. 2 ,  則  1 /gamma  為  0. 454545 , 對歸一化后的  A  值進行預補償的結果就 是  0. 783203 ^0. 454545 = 0. 894872 。 

　　3. 反歸一化 ：將經過預補償的實數值反變換為  0  ～  255  之間的整數值。具體算法為 : f*256 - 0. 5  此步驟包含一個乘法和一個減法運算。續前 例  , 將  A  的預補償結果  0. 894872  代入上式  , 得到  A  預補償后對應的像素值為  228 , 這個  228  就是最后送 入顯示器的數據。  

　　如上所述如果直接按公式編程的話，假設圖像的分辨率為 800*600 ，對它進行 gamma 校正，需要執行 48 萬個浮點數乘法、除法和指數運算。效率太低，根本達不到實時的效果。 

　　針對上述情況，提出了一種快速算法，如果能夠確知圖像的像素取值范圍  , 例如  , 0 ～ 255 之間的整數  , 則圖像中任何一個像素值只能 是  0  到  255  這  256  個整數中的某一個 ; 在  gamma 值 已知的情況下  ,0 ～ 255  之間的任一整數  , 經過“歸一 化、預補償、反歸一化”操作后 , 所對應的結果是唯一的  , 並且也落在  0 ～ 255  這個范圍內。

　　如前例  , 已知  gamma  值為  2. 2 , 像素  A  的原始值是  200 , 就可求得 經  gamma  校正后  A  對應的預補償值為  228 。基於上述原理  , 我們只需為  0 ～ 255  之間的每個整數執行一次預補償操作  , 將其對應的預補償值存入一個預先建立的  gamma  校正查找表 (LUT:Look Up Table) , 就可以使用該表對任何像素值在  0 ～ 255  之 間的圖像進行  gamma  校正。 

 

gamma變換實現

　　#include <math.h>
  
　　typedef unsigned char UNIT8; //用 8 位無符號數表示 0～255 之間的整數
  UNIT8 g_GammaLUT[256];//全局數組：包含256個元素的gamma校正查找表
  //Buildtable()函數對0-255執行如下操作：
  //①歸一化、預補償、反歸一化;
  //②將結果存入 gamma 查找表。
  //從公式得fPrecompensation=1/gamma
  void BuildTable(float fPrecompensation )
 {
   int i;
   float f;
   for( i=0;i<256;i++)
   {
     f=(i+0.5F)/256;//歸一化
     f=(float)pow(f,fPrecompensation);
     g_GammaLUT[i]=(UNIT8)(f*256-0.5F);//反歸一化
   }
 }
 
 void GammaCorrectiom(UNIT8 src[],int iWidth,int iHeight,float fGamma,UNIT8 Dst[])
 {
   int iCols,iRows;
   BuildTable(1/fGamma);//gamma校正查找表初始化
   //對圖像的每個像素進行查找表矯正
   for(iRows=0;iRows<iHeight;iRows++)
   {
     for(iCols=0;iCols<iWidth;iCols++)
     {
       Dst[iRows*iWidth+iCols]=g_GammaLUT[src[iRows*iWidth+iCols]];
     }
   }
 }

測試效果

1. 1/fGamma = 0.4，fGamma = 2.5

2. 1/fGamma = 2.5,fGamma = 0.4

 

 

refer:https://blog.csdn.net/u013625961/article/details/54375010