如何通过调节gamma曲线以调节图像的对比度，亮度等参数

如何通过调节gamma曲线以调节图像的对比度，亮度等参数

Gray Luo([email protected])

     由于某些sensor并未提供图像属性调节功能，而仅提供了gamma曲线的调节，我们可以适当调节gamma曲线，以达到对这些参数的适当调整。

1 何为Gamma曲线（资料来源于网络）

     伽玛校正(Gamma Correction),对图象的伽玛曲线进行编辑，以对图象进行非线性色调编辑的方法。
(Gamma Correction，伽玛校正）：所谓伽玛校正就是对图像的伽玛曲线进行编辑，以对图像进行非线性色调编辑的方法，检出图像信号中的深色部分和浅色部分，并使两者比例增大，从而提高图像对比度效果。计算机绘图领域惯以此屏幕输出电压与对应亮度的转换关系曲线，称为伽玛曲线（Gamma Curve）。以传统CRT（Cathode Ray Tube）屏幕的特性而言，该曲线通常是一个乘幂函数，Y=(X+e)^γ，其中，Y为亮度、X为输出电压、e为补偿系数、乘幂值（γ）为伽玛值，改变乘幂值（γ）的大小，就能改变CRT的伽玛曲线。典型的Gamma值是0.45，它会使CRT的影像亮度呈现线性。使用CRT的电视机等显示器屏幕，由于对于输入信号的发光灰度，不是线性函数，而是指数函数，因此必需校正。

在电视和图形监视器中，显像管发生的电子束及其生成的图像亮度并不是随显像管的输入电压线性变化，电子流与输入电压相比是按照指数曲线变化的，输入电压的指数要大于电子束的指数。这说明暗区的信号要比实际情况更暗，而亮区要比实际情况更高。所以，要重现摄像机拍摄的画面，电视和监视器必须进行伽玛补偿。这种伽玛校正也可以由摄像机完成。我们对整个电视系统进行伽玛补偿的目的，是使摄像机根据入射光亮度与显像管的亮度对称而产生的输出信号，所以应对图像信号引入一个相反的非线性失真，即与电视系统的伽玛曲线对应的摄像机伽玛曲线，它的值应为1/γ，我们称为摄像机的伽玛值。电视系统的伽玛值约为2.2，所以电视系统的摄像机非线性补偿伽玛值为0.45。彩色显像管的伽玛值为2.8，它的图像信号校正指数应为1/2.8＝0.35，但由于显像管内外杂散光的影响，重现图像的对比度和饱和度均有所降低，所以现在的彩色摄像机的伽玛值仍多采用0.45。在实际应用中，我们可以根据实际情况在一定范围内调整伽玛值，以获得最佳效果。

请参考：http://en.wikipedia.org/wiki/Gamma_correction

2 本篇中Gamma角色

本篇中Gamma并不用来对图像的整体色彩单边的加亮或者变暗，而是用它来对图像的对比度进行调节，所以当我们要让对比度增加的时候，需要使亮的地方更亮，暗的地方更暗；而要让对比度减小的时候，需要使亮的地方变暗一些，暗的地方亮一些；当然图像的总体色彩是不能变化的，而且这个调节不能幅度过大，调节的值需要围绕sensor的默认曲线，且曲线的趋势不能改变，在这些条件的基础上尝试一些值，以画出平滑的，色彩正常的图像Gamma曲线。而这里我们采用最简单的方法，使用excel的图表功能来尝试一些数据，以画出一些曲线，最终使用这些曲线值来设置sensor相应寄存器以达到对其图像的对比度的调节。 如果你对gamma曲线的功能还不是很了解，你可以使用photoshop或者GIMP的图像曲线工具，对一张图片进行色彩调节来看一下它究竟是个什么玩意。

3 利用gamma曲线调节对比度方法

(1)excel的图表功能不熟悉的同学，先去google学习一下。
(2)先使用sensor的默认值画出一条这个sensor的默认gamma曲线，一般为一个对数曲线。

(3) 由于gamma值为0~255，所以我们鉴定128为图像的明暗分界线，当然这只是假设，实际并没有严格的分界。

如果我们要增加对比度，则需要调低默认曲线值低于128的点的值，调高默认曲线值高于128的点的值；要减小对比度，则需要调高默认曲线值低于128的点的值，调低默认曲线值高于128的点的值。这就是本文的关键。

(4)比如，增加对比度：

(5)减小对比度：

4 利用gamma曲线调节亮度方法 

方法其实跟上面一样，只不过曲线的趋势不一样而以，这个亮度变化的曲线其实效果与gamma默认曲线的趋势一致。这里就不累述了。

5 参考文献

[1]如何通过调节gamma曲线以调节图像的对比度，亮度等参数      作者：Gray Luo