Gamma校正原理及实现(一)

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Gamma校正原理及实现(一)

2023-11-12 18:27| 来源: 网络整理| 查看: 265

在这里插入图片描述 hisi3559提供的hipq工具,可以看到调试伽马参数曲线的变化,当系数小于1时,对暗区提升比较明显,对亮区提升并不多,这是我们需要的结果,如下三张图,不同系统,曲线弯曲度不一样,对图像的提升效果也不一样,根据实际需求,调整参数, 一: 在这里插入图片描述 二; 在这里插入图片描述 三: 在这里插入图片描述 gamma校正原理:   假设图像中有一个像素,值是 200 ,那么对这个像素进行校正必须执行如下步骤:   1. 归一化 :将像素值转换为 0 ~ 1 之间的实数。 算法如下 : ( i + 0. 5)/256 这里包含 1 个除法和 1 个加法操作。对于像素 A 而言 , 其对应的归一化值为 0. 783203 。

2. 预补偿 :根据公式 , 求出像素归一化后的 数据以 1 /gamma 为指数的对应值。这一步包含一个 求指数运算。若 gamma 值为 2. 2 , 则 1 /gamma 为 0. 454545 , 对归一化后的 A 值进行预补偿的结果就 是 0. 783203 ^0. 454545 = 0. 894872 。

3. 反归一化 :将经过预补偿的实数值反变换为 0 ~ 255 之间的整数值。具体算法为 : f*256 - 0. 5 此步骤包含一个乘法和一个减法运算。续前 例 , 将 A 的预补偿结果 0. 894872 代入上式 , 得到 A 预补偿后对应的像素值为 228 , 这个 228 就是最后送 入显示器的数据。

如上所述如果直接按公式编程的话,假设图像的分辨率为 800*600 ,对它进行 gamma 校正,需要执行 48 万个浮点数乘法、除法和指数运算。效率太低,根本达不到实时的效果。   针对上述情况,提出了一种快速算法,如果能够确知图像的像素取值范围 , 例如 , 0 ~ 255 之间的整数 , 则图像中任何一个像素值只能 是 0 到 255 这 256 个整数中的某一个 ; 在 gamma 值 已知的情况下 ,0 ~ 255 之间的任一整数 , 经过“归一 化、预补偿、反归一化”操作后 , 所对应的结果是唯一的 , 并且也落在 0 ~ 255 这个范围内。   如前例 , 已知 gamma 值为 2. 2 , 像素 A 的原始值是 200 , 就可求得 经 gamma 校正后 A 对应的预补偿值为 228 。基于上述原理 , 我们只需为 0 ~ 255 之间的每个整数执行一次预补偿操作 , 将其对应的预补偿值存入一个预先建立的 gamma 校正查找表 (LUT:Look Up Table) , 就可以使用该表对任何像素值在 0 ~ 255 之 间的图像进行 gamma 校正。

校正代码:如下 unsigned char LUT[256]; for (int i = 0; i HI_U32 u32Width; HI_U32 u32Height; VIDEO_FIELD_E enField; PIXEL_FORMAT_E enPixelFormat; VIDEO_FORMAT_E enVideoFormat; COMPRESS_MODE_E enCompressMode; DYNAMIC_RANGE_E enDynamicRange; COLOR_GAMUT_E enColorGamut; HI_U32 u32HeaderStride[3]; HI_U32 u32Stride[3]; HI_U32 u32ExtStride[3]; HI_U64 u64HeaderPhyAddr[3]; HI_U64 u64HeaderVirAddr[3]; HI_U64 u64PhyAddr[3]; HI_U64 u64VirAddr[3]; HI_U64 u64ExtPhyAddr[3]; HI_U64 u64ExtVirAddr[3]; HI_S16 s16OffsetTop; /* top offset of show area */ HI_S16 s16OffsetBottom; /* bottom offset of show area */ HI_S16 s16OffsetLeft; /* left offset of show area */ HI_S16 s16OffsetRight; /* right offset of show area */ HI_U32 u32MaxLuminance; HI_U32 u32MinLuminance; HI_U32 u32TimeRef; HI_U64 u64PTS; HI_U64 u64PrivateData; HI_U32 u32FrameFlag; /* FRAME_FLAG_E, can be OR operation. */ VIDEO_SUPPLEMENT_S stSupplement; } VIDEO_FRAME_S; typedef struct hiVIDEO_FRAME_INFO_S { VIDEO_FRAME_S stVFrame; HI_U32 u32PoolId; MOD_ID_E enModId; } VIDEO_FRAME_INFO_S; VIDEO_FRAME_INFO_S stFrameSrc[CH_COUNT_RECTIFY] = {{0}, {0}}; HI_MPI_VPSS_GetChnFrame(vpssGrp[i], vpssChn[i], &stFrameSrc[i], s32MilliSec);//采集原始图像 IVE_EQUALIZE_HIST_CTRL_S stCtrl = {0}; stCtrl.stMem.u32Size= sizeof(IVE_EQUALIZE_HIST_CTRL_MEM_S); HI_S32 BstMemInfo32Ret = COMMON_AllocMem((HI_RUNTIME_MEM_S *)&stCtrl.stMem, HI_FALSE); SX_S8 *RpValue = (SX_S8 *)(stCtrl.stMem.u64VirAddr); int m = 0, n = 0; for( m = 50, n = 0; m 0}; memset(&stMem, 0, sizeof(stMem)); stMem.hPool = hPool; do{ stMem.hBlock = HI_MPI_VB_GetBlock(stMem.hPool, u32BlkSize, HI_NULL); }while( stMem.hBlock == VB_INVALID_HANDLE ); cnt1 = 0; stMem.stCalConfig = stCalConfig; stMem.u64PhyAddr = HI_MPI_VB_Handle2PhysAddr(stMem.hBlock); stMem.pVirAddr = (HI_U8*) HI_MPI_SYS_Mmap( stMem.u64PhyAddr, u32BlkSize ); if (stMem.pVirAddr == HI_NULL) { if (HI_NULL != stMem.pVirAddr) { SX_S32 s32Ret = HI_MPI_SYS_Munmap((HI_VOID*)stMem.pVirAddr, u32BlkSize); if(HI_SUCCESS != s32Ret) { printf("@@@@@@@@ 1 stMem.pVirAddr unmap fail @@@@@@@@@@\r\n"); } stMem.pVirAddr = HI_NULL; stMem.u64PhyAddr = 0; } if (VB_INVALID_POOLID != stMem.hPool) { SX_S32 s32Ret = HI_MPI_VB_ReleaseBlock(stMem.hBlock); if(HI_SUCCESS != s32Ret) { printf("@@@@@@@@ 1 Release Block fai @@@@@@@@@@\r\n"); } stMem.hPool = VB_INVALID_POOLID; } } // 2.2 dstFrame dstFrame[i].stMem = stMem; dstFrame[i].stFrame.u32PoolId = stMem.hPool; dstFrame[i].stFrame.enModId = HI_ID_IVE; //HI_ID_VPSS; //HI_ID_IVE; dstFrame[i].stFrame.stVFrame = stFrameSrc[i].stVFrame; //copy some info dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64PhyAddr[0] = stMem.u64PhyAddr; dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64VirAddr[0] = (HI_U64)(HI_UL)stMem.pVirAddr; dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u32Width = stFrameSrc[i].stVFrame.u32Width; dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u32Height = stFrameSrc[i].stVFrame.u32Height; dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u32Stride[0] = stFrameSrc[i].stVFrame.u32Stride[0]; SX_U32 u32MainYSize = stFrameSrc[i].stVFrame.u32Stride[0] * dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u32Height; dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64PhyAddr[1] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64PhyAddr[0] + u32MainYSize; //stCalConfig.u32MainYSize; dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64VirAddr[1] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64VirAddr[0] + u32MainYSize; //stCalConfig.u32MainYSize; dstFrame[i].stFrame.stVFrame.enCompressMode = COMPRESS_MODE_NONE; dstFrame[i].stFrame.stVFrame.enVideoFormat = VIDEO_FORMAT_LINEAR; dstFrame[i].stFrame.stVFrame.enPixelFormat = PIXEL_FORMAT_YVU_SEMIPLANAR_420; IVE_IMAGE_S yuv_srcImg; yuv_srcImg.au64PhyAddr[0] = stFrameSrc[i].stVFrame.u64PhyAddr[0]; yuv_srcImg.au64PhyAddr[1] = stFrameSrc[i].stVFrame.u64PhyAddr[1]; yuv_srcImg.au64PhyAddr[2] = stFrameSrc[i].stVFrame.u64PhyAddr[2]; yuv_srcImg.au64VirAddr[0] = stFrameSrc[i].stVFrame.u64VirAddr[0]; yuv_srcImg.au64VirAddr[1] = stFrameSrc[i].stVFrame.u64VirAddr[1]; yuv_srcImg.au64VirAddr[2] = stFrameSrc[i].stVFrame.u64VirAddr[2]; yuv_srcImg.au32Stride[0] = stFrameSrc[i].stVFrame.u32Stride[0]; yuv_srcImg.au32Stride[1] = stFrameSrc[i].stVFrame.u32Stride[1]; yuv_srcImg.au32Stride[2] = stFrameSrc[i].stVFrame.u32Stride[2]; yuv_srcImg.u32Width = stFrameSrc[i].stVFrame.u32Width; yuv_srcImg.u32Height = stFrameSrc[i].stVFrame.u32Height; yuv_srcImg.enType = IVE_IMAGE_TYPE_U8C1; //IVE_IMAGE_TYPE_YUV420SP //IVE_IMAGE_TYPE_U8C3_PLANAR IVE_IMAGE_S r_dstImg; r_dstImg.au64PhyAddr[0] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64PhyAddr[0]; r_dstImg.au64PhyAddr[1] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64PhyAddr[1]; r_dstImg.au64PhyAddr[2] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64PhyAddr[2]; r_dstImg.au64VirAddr[0] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64VirAddr[0]; r_dstImg.au64VirAddr[1] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64VirAddr[1]; r_dstImg.au64VirAddr[2] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u64VirAddr[2]; r_dstImg.au32Stride[0] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u32Stride[0]; r_dstImg.au32Stride[1] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u32Stride[1]; r_dstImg.au32Stride[2] = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u32Stride[2]; r_dstImg.u32Width = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u32Width; r_dstImg.u32Height = dstFrame[i].stFrame.stVFrame.u32Height; r_dstImg.enType= IVE_IMAGE_TYPE_U8C1; //IVE_IMAGE_TYPE_YUV420SP //IVE_IMAGE_TYPE_U8C3_PLANAR IVE_HANDLE map_hIveHandleR; IVE_HANDLE map_hIveHandleG; IVE_MAP_CTRL_S map_ctrl; map_ctrl.enMode = IVE_MAP_MODE_U8; HI_BOOL bFinish = HI_FALSE; HI_RUNTIME_MEM_S RstMemInfo; RstMemInfo.u32Size = sizeof(hiIVE_MAP_U8BIT_LUT_MEM_S); HI_S32 RstMemInfo32Ret = COMMON_AllocMem(&RstMemInfo, HI_FALSE); SX_S8 *RpValue = (SX_S8 *)(RstMemInfo.u64VirAddr); for( int i = 0; i TRACE(DL_ERROR, "Error(%#x), MPP Query failed!\r\n", Maps32RetR); } else { //printf("+++++++ map success ++++++++++\r\n"); } bFinish = HI_FALSE; Maps32RetR = HI_MPI_IVE_Query(map_hIveHandleR, &bFinish, HI_TRUE); while (Maps32RetR == HI_ERR_IVE_QUERY_TIMEOUT) { usleep(100); Maps32RetR = HI_MPI_IVE_Query(map_hIveHandleR, &bFinish, HI_TRUE); } if( HI_SUCCESS != Maps32RetR ) { TRACE(DL_ERROR, "Error(%#x), MPP Query failed!\r\n", Maps32RetR); } HI_MPI_VO_SendFrame(1, 0, &(dstFrame[0].stFrame), 2); //输出显示

效果图 在这里插入图片描述



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