OpenCV 例程200篇 总目录 201. 图像的颜色空间转换 202. 查表快速替换（cv.LUT） 203. 伪彩色图像处理 204. 图像的色彩风格滤镜 205. 调节色彩平衡/饱和度/明度 206. Photoshop 色阶调整算法

本例程实现 Photoshop 的色阶调整算法，包括输入动态线性拉伸、伽马变换和输出线性拉伸。

色彩平衡是通过对颜色的调整使图像达到颜色平衡，可以用于调节颜色缺陷或表现效果。

Photoshop 的色阶调整分为输入色阶调整和输出色阶调整。

输入色阶调整有 3 个调节参数：黑场阈值、白场阈值和灰场值：

输入图像中低于黑场阈值的像素置 0 （黑色），高于白场阈值的像素置 255（白色）。灰场调节值默认值 1.0，调节范围 [0.01, 9.99]。灰场调节值增大的效果是加灰降对比度，减小的效果是减灰加对比度。

输出色阶调整有 2个调节参数：黑场阈值 S o u t S_{out} Sout​、白场阈值 H o u t H_{out} Hout​ ，分别对应着输出图像的最小像素值、最大像素值。

在进行色阶调整时，Photoshop 显示图像的灰度直方图，为用户设置调节参数提供参考。

输入色阶调整算法，先根据黑场阈值和白场阈值对 RGB 颜色通道的动态范围进行线性拉伸，再根据灰场调节值进行幂律变换（伽马变换），对发白（曝光过度）或过暗（曝光不足）的图片进行矫正。

V 1 = { 0 , V i n < S i n 255 , V i n > H i n 255 ∗ ( V i n − S i n ) / ( H i n − S i n ) , e l s e V 2 = 255 ∗ ( V 1 / 255 ) 1 / M \begin{aligned} & V_1 = \begin{cases} 0 &, V_{in}H_{in} \\ 255 * {(V_{in}-S_{in})}/{(H_{in}-S_{in})} &, else \end{cases} \\ \\ & V_2 = 255 * (V_1 / 255)^{1/M} \end{aligned} ​V1​=⎩ ⎨ ⎧​0255255∗(Vin​−Sin​)/(Hin​−Sin​)​,Vin​Hin​,else​V2​=255∗(V1​/255)1/M​

输出色阶调整方法是基于动态范围进行线性拉伸：

V o u t = { 0 , V 2 < 0 255 , V 2 > 255 S o u t + ( H o u t − S o u t ) ∗ V 2 ∗ / 255 , e l s e V_{out} = \begin{cases} 0 &, V_{2}255 \\ S_{out} + {(H_{out}-S_{out})} * V_2 */255 &, else \end{cases} Vout​=⎩ ⎨ ⎧​0255Sout​+(Hout​−Sout​)∗V2​∗/255​,V2​255,else​

对彩色图像的各个颜色通道可以设置统一的白场、黑场和灰场参数；也可以对 R/G/B 各颜色通道分别设置白场、黑场和灰场参数，对各通道进行独立的色阶调节。但这会导致各通道的拉伸曲线不同，因此可能导致偏色。

本例程实现 Photoshop 的色阶调整算法，包括输入动态线性拉伸、伽马变换和输出线性拉伸。