学习OpenCV（四） 改变图像的对比度和亮度——像素变换

在上篇文章中，我们介绍了如何用filter2D函数来对图像进行邻域变换。这篇文章我们来简单介绍一下如何对图像的像素进行变换。

对图像的单个像素进行变换，是图像处理中一个很常见的操作。比如改变图像的亮度，对图像像素进行线性变换，二值化等。下面将以改变图像的对比度和亮度来举例。

改变图像的对比度和亮度，归根到底，就是下面的这个数学公式：

这个式子很好理解。就是将原来图像中的像素值进行比例变换，后又进行了移动。alpha一般叫做增益参数，表征对比度，而beta成为偏置参数，表征亮度变化。

对图像的每个像素进行操作，其实我们在前面的文章中已经介绍过了，比如LUT查表操作，直接用指针访问，或是用迭代器等。下面的这段代码实现了对图像对比度和亮度的这一操作，我们用指针实现：

#include <iostream>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv/cv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>

using namespace std;
using namespace cv;

Mat ChangePixel(const Mat& img,const double alpha,const int beta)
{
	Mat newImg=Mat::zeros(img.size(),img.type ());    // the img to be returned
	int chnnels=img.channels ();            //Get the channels of source img
	for (int x=0;x<img.rows;x++)             //iteration rows
	{
		//用指针访问
		const uchar *p=img.ptr <uchar>(x);    //由于img被声明为const，所以指针也要声明为const
		uchar *q=newImg.ptr <uchar>(x);
		int cols=img.cols*chnnels;
		for (int y=0;y<cols;y++)
		{
			q[y]=saturate_cast<uchar>(p[y]*alpha+beta);  //注意saturate_cast的使用
		}
		
	}
	return newImg;
}

int main()
{
	int64 time_start=getTickCount ();
	Mat A=imread ("lena.jpg",CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
	imshow ("A的图像",A);

	Mat B=ChangePixel (A,2,0);
	imshow ("B的图像",B);
	int64 time_end=getTickCount ();
	double time_take=(time_end-time_start)*1000.0/getTickFrequency ();
	cout<<"The time is "<<time_take<<"ms"<<endl;
	waitKey ();
	return 0;
}

注意代码中saturate_cast函数的使用。这个函数用来完成一个类型到另一个类型的转换（当然，这种类型的转换必须是被允许的）。而如果被转换的值超过了目的类型的界限时，该函数会自动返回界限值。

比如：

这样，我们就实现了对图像对比度和亮度的变换操作：

不过，OpenCV中已经有了进行这样处理的函数：Mat::convertTo，它可以完成图像的数据类型转换，同时，对像素值进行改变。

如果参数中的rType为负数，则转换前后图像的类型不变，所以，我们可以用一行代码实现我们原来的操作：

A.convertTo (B,-1,2,0);

而且，在我的电脑上通过试验，通过这种方法进行操作，所花时间也变少了。