[OpenCV] 밝기 조절

1. 화소 처리(Point Processing)

• 입력 영상의 특정 좌표 픽셀 값을 변경하여 출력 영상의 해당 좌표 픽셀 값으로 설정하는 연산

  $dst(x, y) = f(src(x, y))$

• 결과 영상의 픽셀 값이 정해진 범위에 있어야 한다. [0, 255]

• 밝기 조절, 반전, 명암비 조절, 이진화 등
  

2. 밝기 조절

• 수식

  $dst(x, y) = saturate(src(x, y) + n)$

• 그래프
  

• 결과
  

3. 반전

• 모든 픽셀값을 최댓값인 255에서 뺀 값으로 설정한다. 밝은 픽셀은 어둡게, 어두운 픽셀은 밝게 변경된다.

• 수식

  $dst(x, y) = 255 - src(x, y)$

• 그래프
  

• 결과
  

4. 밝기 조절 직접 구현하기

• 직접 구현

  Mat dst(src.rows, src.cols, src.type());
  
  for (int y = 0; y < src.rows; y++) {
      for (int x = 0; x < src.cols; x++) {
          int v = src.at<uchar>(y, x) + 50;
          v = (v > 255) ? 255 : (v < 0) ? 0 : v;
          dst.at<uchar>(y, x) = v;
      }
  }

• saturate_cast() 템플릿 함수: OpenCV 포화 연산 함수

  int v = src.at<uchar>(y, x) + 50;
  v = (v > 255) ? 255 : (v < 0) ? 0 : v;
  dst.at<uchar>(y, x) = v;

  직접 구현한 코드의 위 부분을 saturate_cast()를 이용하여 아래처럼 작성할 수 있다.

  dst.at<uchar>(y, x) = saturate_cast<uchar>(src.at<uchar>(y, x) + 50);

5. 평균 밝기 보정 프로그램

• 평균 밝기가 211이던 좌측 원본 사진을, 평균 밝기가 128인 우측 사진으로 보정하였다.
  

• 아래는 예제 코드이다.

  // 1. argv[1] 영상을 그레이스케일 형태로 불러오기 (src)
  Mat src = imread(argv[1], IMREAD_GRAYSCALE);
  
  // 2. 입력 영상의 평균 밝기 구하기
  
  // 3. 평균 밝기가 128이 되도록 밝기 보정하기
  Mat dst = src + (128 - m);

  • ① 영상을 입력받는다.
  • ② 영상의 평균 밝기를 구한다. 아래에서 세 가지 방법을 소개한다.
  • ③ 구해둔 평균 밝기를 이용하여, 영상의 평균 밝기가 128이 되도록 보정한다.

5.1. 각 픽셀에 접근하는 방법

int s = 0;
for (int j = 0; j < src.rows; j++) {
    for (int i = 0; i < src.cols; i ++) {
        s += src.at<uchar>(j, i);
    }
}

int m = s / (src.rows * src.cols);
cout << "Mean value: " << m << endl;

5.2. sum()을 이용하는 방법

int m = sum(src)[0] / src.total();
cout << "Mean value: " << m << endl;

5.3. mean()을 이용하는 방법

int m = mean(src)[0];
cout << "Mean value: " << m << endl;

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📙강의 - 강사 황선규