Принцип работы инструментов автокоррекции изображений

← →
leonidus © (2007-08-07 14:35) [0]

В гугловской Picasa, и кажется в ACDSee, есть инструмент с помошью которого можно автоматически поднять якрость/контратность фотографии. Т.е. просто одним кликом программа осветляет фотографию, причем для разных фоток уровень осветления будет разный, в связи с чем вопрос, как программа понимает до какого уровня необходимо осветлить фотку, что бы и не пересветить ее и темного тоже небыло?

← →
MBo © (2007-08-07 15:16) [1]

например, выравниванием гистограммы

← →
leonidus © (2007-08-07 15:23) [2]

это как?

← →
DVM © (2007-08-07 15:29) [3]

> это как?

1) делаешь массив из 256 ячеек.
2) Проходишь по пикселам и узнаешь яркость каждого.
3) Заносишь +1 в ячейку массива под тем номером какую яркость ты получил.
4) После прохода по картинке у тебя будет массив с количествами пикселов по каждой величине яркости от 0 до 255.

Этот массив - и есть гистограмма

← →
DVM © (2007-08-07 15:32) [4]

на хорошей фотке гистограмма должна быть более-менее равномерной или хотя бы не напоминать букву U. U-образную гистограмму имеет слишком контрастная фотка.

← →
Sdubaruhnul (2007-08-07 16:34) [5]

Вот небольшая брошюрка об инструменте Curves в Photoshop, на русском.
http://upload2.net/page/download/HJqvQJZznrZOHt2/UsingCurvesInPS.rar.html

← →
leonidus © (2007-08-07 20:14) [6]

ссылка битая

← →
Sdubaruhnul (2007-08-07 21:36) [7]

>leonidus © (07.08.07 20:14) [6]

Да нет, работает. Там внизу секундомер. Но если настаиваешь, то зеркало:
http://www.speedyshare.com/557836353.html

← →
leonidus © (2007-08-08 00:35) [8]

>DVMА что есть яркость?

Я вот делаю так:

var
btm:tbitmap;
color:tcolor;
r,g,b:integer;
...

for x:=0 to btm.Width-1 do
begin
sum_l:=0;

for y:=0 to btm.Height-1 do
begin
color:=btm.Canvas.Pixels[x,y];
r:=GetRValue(color);
g:=GetGValue(color);
b:=GetBValue(color);

sum_l:=sum_l+(r+g+b);
end;

end;

будет ли в конце каждого цикла "for y", значение sum_l равное высоте столбца гистограммы цветов, или гистограмма строится как-то иначе?

← →
pavia © (2007-08-08 03:10) [9]

Для того чтобы произвести корекцию изоброжения нужно выровнить по трем уровням R,G,B. Припомощи линейного растяжения интенсивностий.
Делается это так ищем минимумы и максимумы по трем состовляющим.
RMin, RMax, GMin, GMax, BMin, BMax

(R-RMin)*(255-0)/(RMax-RMin)
(G-GMin)*(255-0)/(GMax-GMin)
(B-BMin)*(255-0)/(BMax-BMin)

R,G,B -знначение в точке

Насчет гистограммы.
Гистограмма - представления распределения частот выбранных переменных.
Тоесть то сколько раз встеречается значения переменных.

К примеру можно иметь три гистограммы интенсивнистей R,G,B.
Или одну по яркости, чаще всего пользуются ей. Где яркость можно считать так I=(R+G+B)/3 или как опишу ниже.

Выравнивание идет также.
(I-IMin)*(255-0)/(IMax-IMin)
А вообще можно добавить перемещение мыши тогда выравнивание вести соответственно.

Для того чтобы провести корекцию изоброжения по яркости нужно
1. Перейти из цветового пространства в другое RGB -> YUV
2. Сделать корекцию
3. Сделать обратное преобразование YUV->RGB
Цветовая модель YUV состоит из
яркостную компоненты Y и двумя цветоразностныых компонентами U и V

Преобразование идет по следующим формулам

Y = 0.299R + 0.587G + 0,114B
U = – 0.147R – 0.289G + 0,436B
V = 0.615R + 0.515G + 0,100B = 0,877(R – Y)

R = Y + 1.140V
G = Y – 0.395U – 0.581V
B = Y + 2.032U

Насчет программирования используй ScanLine

Const RY=0.2989; GY=0.5866; BY=0.1144; Var Hist:Array [0..255] of Byte; Bp:TBitmap; p:PByteArray; R,G,B:Byte; // Картинка должна быть в формате 24бита елси нет нужно привести bp.PixelFormat:=pf24Bit; FillCher(Hist[0],255,0); if bp <> nil then begin for i:=0 to bp.Height-1 do begin p:=bp.ScanLine[i]; for j:=0 to bp.Width-1 do begin B:=p[j*3+0]; G:=p[j*3+1]; R:=p[j*3+2]; Inc(Hist[Round(RY*R+GY*G+BY*B)]); end; end;
Код писал прямо сдесь без проверки, думаю что работает.

← →
Pavia © (2007-08-08 03:20) [10]

> Sdubaruhnul (07.08.07 21:36) [7]
> >leonidus © (07.08.07 20:14) [6]
>
> Да нет, работает. Там внизу секундомер. Но если настаиваешь,
> то зеркало:
> http://www.speedyshare.com/557836353.html

Интерестная ссылка. Я и так знаю все это так как хорошо представляю что происходит.
Там идет замена одних цветов другими.
Строются три таблицы или одна общая замены.

NewR,NewG,NewB:Array [0..255] of Byte;

И поомеру заменяются
R:=NewR[R];

В фотошопе просто есть поле через которое удобно задовать эти таблицы.
Там либы каждая точка задается как точка поставленная карандошем. Или как крявая. В качестве формылы для кривой новерно используются безье кривые.

← →
leonidus © (2007-08-08 09:43) [11]

>pavia спасибо за инфу и код, но есть несколько вопросов:

1. Полученный массив содержит гистограмму яркости, я правильно понял?
2. Не понятно что делает функция Inc(Hist[Round(RY*R+GY*G+BY*B)]);
3. после получения
Y = 0.299R + 0.587G + 0,114B (ваш код это делает), нужно продолжить вычисления:

U = – 0.147R – 0.289G + 0,436B
V = 0.615R + 0.515G + 0,100B = 0,877(R – Y)
R = Y + 1.140V
G = Y – 0.395U – 0.581V
B = Y + 2.032U

верно?
4. Как реализовать после этого коррекцию изображения в bp ?

← →
DVM © (2007-08-08 10:42) [12]

> leonidus © (08.08.07 00:35) [8]
> >DVM А что есть яркость?

Y = 0.299R + 0.587G + 0,114B

> 1. Полученный массив содержит гистограмму яркости, я правильно
> понял?

да

← →
leonidus © (2007-08-08 11:43) [13]

Хорошо, я получил массив яркостей, а как теперь провести коррекцию над исходным изображением?

← →
Pavia © (2007-08-08 13:14) [14]

1. Да
2. Вычесляет гистограмму.
Находим яркость Round(RY*R+GY*G+BY*B)
И увиличиваем на еденицу значение ячейки равной яркосости по номеру.
Inc(x) все равно что x:=x+1;
3. Мой код делает только вычислении гистограммы. А вот преобразования он не делает. Посмотрел что делает фотошо. Автоконтраст не заморачивается с расчетами. Просто считает что все состовляющии R,G,B равны. И гистограмму строит в соответствии с равенством каналов.
for i:=0 to bp.Height-1 do begin p:=bp.ScanLine[i]; for j:=0 to bp.Width*3-1 do begin Inc(Hist[p[j]]); end;
p:=bp.ScanLine[0]; Y:=p[0]; YMax:= Y; YMin:= Y; for i:=0 to bp.Height-1 do begin p:=bp.ScanLine[i]; for j:=0 to bp.Width*3-1 do begin Y:=p[j]; if Y>YMax then YMax:=Y; if Y<YMin then YMin:=Y; end; end; for i:=0 to bp.Height-1 do begin p:=bp.ScanLine[i]; for j:=0 to bp.Width-1 do begin B:=Round((p[j*3+0]-YMin)*255 / (YMax-YMin)); G:=Round((p[j*3+1]-YMin)*255 / (YMax-YMin)); R:=Round((p[j*3+2]-YMin)*255 / (YMax-YMin)); p[j*3+0]:=B; p[j*3+1]:=G; p[j*3+2]:=R; end; end;

4. К примеру как сделано выше.
Гистограмма служит для других целий отоброжает сколько в картине светлых а сколько темных цветов. Можно к графику гистограммы добаить два ползунка левый и правый конец. С помощью них буде происходить вычисление насколько нужно сжать растянуть или сместить состовляющии цветов.

← →
Pavia © (2007-08-08 13:20) [15]

Имея гистограмму в распоряжении найти Min и Max можно так

Это значительно быстрее нежели чем пробигать всю картинку.
for i:=0 to 255 do if Hist[i]>0 then begin YMin:=i; YMax:=i; Break; end; for i:=0 to 255 do if Hist[i]>0 then begin if Hist[i]>Hist[YMax] then YMax:=i; if Hist[i]<Hist[YMin] then YMin:=i; end;

← →
Pavia © (2007-08-08 13:25) [16]

Я там выше писал

> Hist:Array [0..255] of Byte;

Надо так Hist:Array [0..255] of DWord;
И соответственно FillCher(Hist[0],256*4,0);

← →
leonidus © (2007-08-08 14:18) [17]

Приведенный код почему-то совршенно не увеличивает яркость картинки...

>Pavia пожалуйста ответьте еще не несколько вопросов:
1. В чем так сказалть физический смысл массива яркостей, почему в нем 256 символов и что значит если первый символ скажем равен 800, а 37 - нулю?
2. В чем смысл цикла:
for i:=0 to bp.Height-1 do
begin
p:=bp.ScanLine[i];
for j:=0 to bp.Width*3-1 do
begin
Inc(Hist[p[j]]);
end;
end;

что здесь делается с гистограммой?

3. Кусок
p:=bp.ScanLine[0];
Y:=p[0];
YMax:= Y;
YMin:= Y;

for i:=0 to bp.Height-1 do
begin
p:=bp.ScanLine[i];
for j:=0 to bp.Width*3-1 do
begin
Y:=p[j];
if Y>YMax then YMax:=Y;
if Y<YMin then YMin:=Y;
end;
end;

ищет в bp масимальный и минимальный элементы, но откуда bp.Width*3-1, и почему YMax всегда рано 255, а YMin = 0 ?

← →
Pavia © (2007-08-08 14:35) [18]

> Приведенный код почему-то совршенно не увеличивает яркость
> картинки...

Насчет яркости не знаю, а вот контрасность должен увеличивать.
Изменения могут быть и не заметны глазу, поэтому сделай вывод гистограммы. Ты сможешь увидить как она растягивается и заполняет весь диапозон частот.

1. 256 потому что нам так захотелось. Просто мы имеем три состовляющих цвеа R,G,B каждая варируется от 0 до 255, так почемумы яркость тоже не варьировать в этих приделах поэтому Значение яркости может принемать только 256 значений.
Это значит что на всей картинке яркость со значением 0 встретилась 800 раз, а со значением 37 вообще не встретилась. Если построить график, то ты увидишь где столбики выше(их больше) слева тоесть ближе к нулю значит картинка темная. Если столбики выше справа то картинка светлая.
Если столбики разраяжены. Тоесть встречаются 0 элименты. Значит увеличивали контрасность картинки. Если к примеру заполненна середина гистограммы а покраям нет, то значит нужно увеличить контрасность. И тд.

2. Вычисляется гистограма по RGB, такую обычно выводит фотошоп.

3. bp.Width*3-1 так как у нас три состовляющих R,G,B

> почему YMax всегда рано 255, а YMin = 0 ?

Не всегда просто тебе повезло у тебя есть и "белый" цвет на кортинке и "черный". Вернее есть цвет у которого одна из состовляющих равна 255 и есть другой у которого есть 0 значение одного из цветов R,G,B
Для такой картинке автокантраст не нужен.

← →
leonidus © (2007-08-08 14:49) [19]

Ок, картина проясняется - Pavia большое спасибо. Но все же еще вопрос, а как быть с автояркостью, ее как реализовать?

← →
Pavia © (2007-08-08 15:05) [20]

При изменении контрасности яркость не должна меняться. Но когда мы делаем автоконтраст яркость у нас тоже меняется.

Если уж не терпиться просто вычти из R,G,B значение 127-HMean. HMean - средне арефметическое по гистограмме.
for i:=0 to 255 do HMean:=HMean+i*Hist[i]; HMean:=HMean div 255;

Есть еще выравнивание освещенности. Тут если не в доваться в теорию. То делаем размытие по некоторому радиусу. И делим исходное изоброжение на размытое. Есть и более сложные мотоды.

← →
Pavia © (2007-08-08 15:10) [21]

Хотя чето с вычислением HMean я напутал,

← →
DVM © (2007-08-08 15:12) [22]

> а как быть с автояркостью, ее как реализовать?

В отличии от контраста, с яркостью не все так просто. Нет четкого определения достаточно или недостаточно яркого изображения. В том же фотошопе нет такого действия автояркость, но есть автоконтраст.

Поэтому надо определиться сначала с нижней и верхней границей яркости и потом двигать яркость изображения в зону между этими границами.

← →
leonid (2007-08-09 16:47) [23]

сделал так:

//считаем ср. арифм. по гистограмме
for i:=0 to 255 do HMean:=HMean+i*Hist[i];
HMean:=HMean div 255;

for i:=0 to bp.Height-1 do
begin
p:=bp.ScanLine[i];
for j:=0 to bp.Width-1 do
begin
B:=Round(p[j*3+0]-(127-HMean));
G:=Round(p[j*3+1]-(127-HMean));
R:=Round(p[j*3+2]-(127-HMean));

p[j*3+0]:=B;
p[j*3+1]:=G;
p[j*3+2]:=R;
end;
end;
end;

но почему-то вместо осветления получил какое-то странное смещение цветов. Но в общем сам аглоритм осветления или затемнения всей фотографии я нашел, вопрос в другом, как принять решении о применеии того или иного алгоритма, и насколько именно затемнять или осветлять фотку... а что если гистограммы разделить на две части и посчитать среднее значение слева и справо, соотв. если слева значение больше, то фотка темная, если справа больше - то светлая. Как вы считаете это реально?

← →
DVM © (2007-08-09 17:00) [24]

> Как вы считаете это реально?

Реально, но что будет в результате сказать сложно.

← →
leonid (2007-08-09 17:25) [25]

А какие еще приемлемые способы существуют?

Реально, просто я тогда малость ошибся.
s:=0; HMean:=0; for i:=0 to 255 do begin HMean:=HMean+i*Hist[i]; s:=s+Hist[i]; end; HMean:=Round(HMean/S);
Но вот насчет осветления. Осветление не обязана быть линейной операцией. Почитай про гаммо коррекцию.

А вообще там нет проверки выхода за границу если меньше 0 то пишем 0 если больше 255 то 255

← →
leonid (2007-08-09 22:39) [28]

>А вообще там нет проверки выхода за границу
Где нету проверки?

← →
leonid (2007-08-11 18:01) [29]

>Pavia сейчас экспериментировал с фотошоповским инструментом "автоконтраст", и как вы верно заметили автоконтраст делается за счет равномерного растяжения гистограммы и заполнения нулевых или близким к нулю элементов гистограммы. Однако я сейчас сверил фотошопом картинку до преобразования вашим кодом и после, гистограмма практически одинаковая, хотя сам фотошоп на тойже картинке автоконтраст не сильный но делает, и гистограмма там явно смещается. Гдеже загвоздка? Фотку могу выложить на которой проводил эксперимент.

Помучался я над вашей проблемой и вот что получилось:
http://www.ricks.pisem.net/test.zip

улучшал в два прохода.
в первом выравниваются цвета, для чего по каждому каналу находиться среднее значение (можно и с помощью гистограммы), потом находится общее среднее mean = (meanR + meanG + meanB) / 3 и для каждого канала
делаем
new[R, G, B]:=old[R, G, B] - (mean[R, G, B] - mean)
(на моем тестовом рисунке убирается излишек синего цвета)

во втором проходе выравниваются контраст (наверное ;))
для чего находим минимум и максимум "светлоты" и для каждого канала
new[R, G, B]:=255 * (old[R, G, B] - minL) / (maxL - minL)
формулу эту спер отсюда же, у Pavia :)

вроде бы неплохо выравнивает :)

> во втором проходе выравниваются контраст (наверное ;))
для чего находим минимум и максимум "светлоты" и для каждого
канала

загнался :)

находим не для каждого канала min и max светлоты (т.к это бред :)), а просто минимум и максимум светлоты изображения

← →
leonid (2007-08-14 17:18) [32]

Ricks большое спасибо за потраченное время, сейчас буду смотреть.

← →
leonid (2007-08-14 17:20) [33]

Ricks а можно код глянуть?

только код почти весь в моих типах, догадайся сам :)
var HIST : ImageHistogram; HISR : ImageHistogram; HISG : ImageHistogram; HISB : ImageHistogram; ... var D : PRGBAArray; V : array [0..2] of PRGBAArray; H : tagBITMAPINFO; B : TBitmap; N : Cardinal; J : Cardinal; L : TLabRec; A : TRGBARec; lMin, lMax : single; hMean : array [0..3] of single; sMean : array [0..2] of single; begin N:=ExtractImageData(SourceImage.Picture.Bitmap.Handle, H, D); V[0]:=AllocMem( N * 4 ); V[1]:=AllocMem( N * 4 ); V[2]:=AllocMem( N * 4 ); lMax:=0; lMin:=255; FillChar(HIST, SizeOf(HIST), 0); for J:=0 to pred(N) do begin L:=RGBAtoLab( D^[J] ); if L.L > lMax then lMax:=L.L; if L.L < lMin then lMin:=L.L; Inc(HIST[ Round(L.L) ]); Inc(HISR[ D^[J].Red ]); Inc(HISG[ D^[J].Green ]); Inc(HISB[ D^[J].Blue ]); end; FillChar(hMean, SizeOf(hMean), 0); FillChar(sMean, SizeOf(sMean), 0); for J:=0 to 255 do begin hMean[0]:=hMean[0] + j * HISR[J]; sMean[0]:=sMean[0] + HISR[J]; hMean[1]:=hMean[1] + j * HISG[J]; sMean[1]:=sMean[1] + HISG[J]; hMean[2]:=hMean[2] + j * HISB[J]; sMean[2]:=sMean[2] + HISB[J]; end; hMean[0]:=hMean[0] / sMean[0]; hMean[1]:=hMean[1] / sMean[1]; hMean[2]:=hMean[2] / sMean[2]; hMean[3]:=(hMean[0] + hMean[1] + hMean[2]) / 3; for J:=0 to pred(N) do begin V[0]^[J]:=D^[J]; A.Blue:= ByteLim( D^[J].Blue - (hMean[2] - hMean[3]) ); A.Green:=ByteLim( D^[J].Green - (hMean[1] - hMean[3]) ); A.Red:= ByteLim( D^[J].Red - (hMean[0] - hMean[3]) ); V[1]^[J]:=A; end; for J:=0 to pred(N) do begin L:=RGBAtoLab( V[1]^[J] ); if L.L > lMax then lMax:=L.L; if L.L < lMin then lMin:=L.L; end; for J:=0 to pred(N) do begin A.Blue:= ByteLim( 255 * (V[1]^[J].Blue - lMin) / (lMax - lMin) ); A.Green:=ByteLim( 255 * (V[1]^[J].Green - lMin) / (lMax - lMin) ); A.Red:= ByteLim( 255 * (V[1]^[J].Red - lMin) / (lMax - lMin) ); V[2]^[J]:=A; end; .....

Принцип работы инструментов автокоррекции изображений Найти похожие ветки