如何從亮度中計算像素的 RGB 值？

Question

我想根據亮度計算 RGB 值。

我知道的數據是：

• 新亮度（我要應用的值）
• 舊的亮度
• 舊的 RGB 值。

我們可以像這樣從 RGB 值計算亮度：
uint8_t luminance = R * 0.21 + G * 0.71 + B * 0.07;

我的代碼是：

// We create a function to set the luminance of a pixel
void jpegImage::setLuminance(uint8_t newLuminance, unsigned int x, unsigned int y) {

  // If the X or Y value is out of range, we throw an error
  if(x >= width) {
    throw std::runtime_error("Error : in jpegImage::setLuminance : The X value is out of range");
  }
  else if(y >= height) {
    throw std::runtime_error("Error : in jpegImage::setLuminance : The Y value is out of range");
  }

  // If the image is monochrome
  if(pixelSize == 1) {

    // We set the pixel value to the luminance
    pixels[y][x] = newLuminance;
  }

  // Else if the image is colored, we throw an error
  else if(pixelSize == 3) {
    // I don't know how to proceed
    // My image is stored in a std::vector<std::vector<uint8_t>> pixels;

    // This is a list that contain the lines of the image
    // Each line contains the RGB values of the following pixels
    // For example an image with 2 columns and 3 lines
    // [[R, G, B, R, G, B], [R, G, B, R, G, B], [R, G, B, R, G, B]]

    // For example, the R value with x = 23, y = 12 is:
    // pixels[12][23 * pixelSize];
    // For example, the B value with x = 23, y = 12 is:
    // pixels[12][23 * pixelSize + 2];
    // (If the image is colored, the pixelSize will be 3 (R, G and B)
    // (If the image is monochrome the pixelSIze will be 1 (just the luminance value)
  }
}

我該如何進行？ 謝謝 ！

Answer 1

如果您有原始 RGB，則不需要舊亮度。

參考https://www.fourcc.org/fccyvrgb.php進行 YUV 到 RGB 的轉換。

從原始 RGB 計算 U 和 V：

```
V =  (0.439 * R) - (0.368 * G) - (0.071 * B) + 128
U = -(0.148 * R) - (0.291 * G) + (0.439 * B) + 128
```

Y是歸一化為 0 到 255 之間的值的新亮度

然后只需轉換回 RGB：

B = 1.164(Y - 16)                   + 2.018(U - 128)
G = 1.164(Y - 16) - 0.813(V - 128) - 0.391(U - 128)
R = 1.164(Y - 16) + 1.596(V - 128)

確保將每個方程的計算值限制在0..255范圍內。 其中一些公式可以將 YUV 或 RGB 值轉換為小於 0 或大於 255 的值。

YUV 和 RGB 之間的轉換也有多種公式。 （不同的常數）。 我注意到上面列出的頁面對 Y 的計算與您引用的不同。 它們都相對接近，具有不同的精度和調整。 僅僅改變一個像素的亮度，幾乎任何公式都可以。

更新

在 OP 建議它對他不起作用后，我最初刪除了這個答案。 最近幾天忙得沒時間調查，但我寫了一些示例代碼來證實我的假設。 此答案的底部是基於 GDI+ 的代碼片段，可將圖像的亮度增加一個變量。 與代碼一起是我測試過的圖像和兩次轉換。 一個亮度為 130%。 另一個亮度為 170%。

這是一個示例轉換

原始圖像

更新后的圖像（130% Y）

更新后的圖像（170% Y）

資源：

#define CLAMP(val) {val = (val > 255) ? 255 : ((val < 0) ? 0 : val);}

void Brighten(Gdiplus::BitmapData& dataIn, Gdiplus::BitmapData& dataOut, const double YMultiplier=1.3)
{
    if ( ((dataIn.PixelFormat != PixelFormat24bppRGB) && (dataIn.PixelFormat != PixelFormat32bppARGB)) ||
         ((dataOut.PixelFormat != PixelFormat24bppRGB) && (dataOut.PixelFormat != PixelFormat32bppARGB)))
    {
        return;
    }

    if ((dataIn.Width != dataOut.Width) || (dataIn.Height != dataOut.Height))
    {
        // images sizes aren't the same
        return;
    }


    const size_t incrementIn = dataIn.PixelFormat == PixelFormat24bppRGB ? 3 : 4;
    const size_t incrementOut = dataOut.PixelFormat == PixelFormat24bppRGB ? 3 : 4;
    const size_t width = dataIn.Width;
    const size_t height = dataIn.Height;


    for (size_t y = 0; y < height; y++)
    {
        auto ptrRowIn = (BYTE*)(dataIn.Scan0) + (y * dataIn.Stride);
        auto ptrRowOut = (BYTE*)(dataOut.Scan0) + (y * dataOut.Stride);

        for (size_t x = 0; x < width; x++)
        {
            uint8_t B = ptrRowIn[0];
            uint8_t G = ptrRowIn[1];
            uint8_t R = ptrRowIn[2];
            uint8_t A = (incrementIn == 3) ? 0xFF : ptrRowIn[3];

            auto Y = (0.257 * R) + (0.504 * G) + (0.098 * B) + 16;
            auto V = (0.439 * R) - (0.368 * G) - (0.071 * B) + 128;
            auto U = -(0.148 * R) - (0.291 * G) + (0.439 * B) + 128;

            Y *= YMultiplier;

            auto newB = 1.164*(Y - 16) + 2.018*(U - 128);
            auto newG = 1.164*(Y - 16) - 0.813*(V - 128) - 0.391*(U - 128);
            auto newR = 1.164*(Y - 16) + 1.596*(V - 128);

            CLAMP(newR);
            CLAMP(newG);
            CLAMP(newB);

            ptrRowOut[0] = newB;
            ptrRowOut[1] = newG;
            ptrRowOut[2] = newR;
            if (incrementOut == 4)
            {
                ptrRowOut[3] = A; // keep original alpha
            }

            ptrRowIn += incrementIn;
            ptrRowOut += incrementOut;
        }
    }
}