ガンマ補正

概要

ガンマ補正をする。雰囲気としては

• γ = 1　変更なし
• γ < 1　暗くなる
• γ > 1　明るくなる

というものだよ。

ガンマ補正とは　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AC%E3%83%B3%E3%83%9E%E5%80%A4

写真加工ソフトだと、「レベル補正」するときに真ん中にある矢印のことをいう。

http://komin2.world.coocan.jp/retouch/level.htm

実装

int main() {
    // 画像をグレイスケールで読み込む
    string fileName = "images\\face.jpg";
    Mat original = imread(fileName, CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);

    // 出力画像
    Mat result;

    // ガンマ値
    float gamma = 0.2;

    //　ルックアップテーブル作成
    uchar lut[256];
    double gm = 1.0 / gamma;
    for (int i = 0; i < 256; i++)
        lut[i] = pow(1.0*i/255, gm) * 255;
    
    // 輝度値の置き換え処理
    // Matを1行として扱う（高速化のため）
    Mat p = original.reshape(0, 1).clone();
    for (int i = 0; i < p.cols; i++) {
        p.at<uchar>(0, i) = lut[p.at<uchar>(0, i)];
    }
    // 元の形にもどす
    result = p.reshape(0, original.rows);

    // この置き換え処理をする関数が用意されている
    // LUT(original, Mat(Size(256, 1), CV_8U, lut), result);

    // 元画像の表示
    imshow("original", original);
    // 結果画像の表示
    imshow("result", result);
    waitKey(0);

    return 0;
}

解説

ある輝度値は、ある輝度値に変換される。

なのでピクセルごとにいちいち値を計算する必要はない。

256階調すべてについて変換後の値を保持しておけばよい。

これをルックアップテーブル（LUT）と呼ぶ。

英語はさっぱりな日本男児でもなんとなく意味は分かると思う。

OpenCVにはLUTによる輝度値の置き換えを行う関数が用意されているが、
本実装ではあえて使わないでおいた☆

この変換は近傍ピクセルの影響を受けないため、

reshape関数によりMatを1行として扱っている。

ゴリラでも勘違いしやすいのだが、reshapeはMatの「読み方」を変えるものであり、

Matを実際に変形するものでもなければ、別の場所にコピーするものでもない。

そのため今回はMatをコピーするclone関数と併用している。

reshape(0, 1).clone()によって一行に変形したMatを新たに生成できる、とでも覚えておこう。

で意味が分かってない君はclone()しないと何が起こるか、ぜひ試してみてほしい。

なお、ルックアップテーブル作成（つまりこの投稿のほとんど）に当たっては以下のサイトを参照した。

http://imagingsolution.blog107.fc2.com/blog-entry-166.html

出力結果

γ = 1.0

クロをはっきりさせてみよう。

γ = 0.2

同様に白を強くしてみよう。

γ = 1.8

γ = 5.0

ゴリ……いやご覧のとおり、

0.2と5.0が同じくらい色が変化していて、対応関係にあることが確認できる。