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如何通過調節gamma曲線以調節影象的對比度，亮度等引數

本文來自CSDN部落格，轉載請標明出處：http://blog.csdn.net/ipromiseu/archive/2010/10/11/5934064.aspx

作者 Gray Luo([email protected])

由於某些sensor並未提供影象屬性調節功能，而僅提供了gamma曲線的調節，我們可以適當調節gamma曲線，以達到對這些引數的適當調整。

一. 何為Gamma曲線：（資料來源於網路）

伽瑪校正(Gamma Correction),對圖象的伽瑪曲線進行編輯，以對圖象進行非線性色調編輯的方法。

  (Gamma Correction，伽瑪校正）：所謂伽瑪校正就是對影象的伽瑪曲線進行編輯，以對影象進行非線性色調編輯的方法，檢出影象訊號中的深色部分和淺色部分，並使兩者比例增大，從而提高影象對比度效果。計算機繪圖領域慣以此螢幕輸出電壓與對應亮度的轉換關係曲線，稱為伽瑪曲線（Gamma Curve）。以傳統CRT（Cathode Ray Tube）螢幕的特性而言，該曲線通常是一個乘冪函式，Y=(X+e)γ，其中，Y為亮度、X為輸出電壓、e為補償係數、乘冪值（γ）為伽瑪值，改變乘冪值（γ）的大小，就能改變CRT的伽瑪曲線。典型的Gamma值是0.45，它會使CRT的影像亮度呈現線性。使用CRT的電視機等顯示器螢幕，由於對於輸入訊號的發光灰度，不是線性函式，而是指數函式，因此必需校正。

  在電視和圖形監視器中，映象管發生的電子束及其生成的影象亮度並不是隨映象管的輸入電壓線性變化，電子流與輸入電壓相比是按照指數曲線變化的，輸入電壓的指數要大於電子束的指數。這說明暗區的訊號要比實際情況更暗，而亮區要比實際情況更高。所以，要重現攝像機拍攝的畫面，電視和監視器必須進行伽瑪補償。這種伽瑪校正也可以由攝像機完成。我們對整個電視系統進行伽瑪補償的目的，是使攝像機根據入射光亮度與映象管的亮度對稱而產生的輸出訊號，所以應對影象訊號引入一個相反的非線性失真，即與電視系統的伽瑪曲線對應的攝像機伽瑪曲線，它的值應為1/γ，我們稱為攝像機的伽瑪值。電視系統的伽瑪值約為2.2，所以電視系統的攝像機非線性補償伽瑪值為0.45。彩色映象管的伽瑪值為2.8，它的影象訊號校正指數應為1/2.8＝0.35，但由於映象管內外雜散光的影響，重現影象的對比度和飽和度均有所降低，所以現在的彩色攝像機的伽瑪值仍多采用0.45。在實際應用中，我們可以根據實際情況在一定範圍內調整伽瑪值，以獲得最佳效果。

請參考：http://en.wikipedia.org/wiki/Gamma_correction

二. 本篇中Gamma角色

本篇中Gamma並不用來對影象的整體色彩單邊的加亮或者變暗，而是用它來對影象的對比度進行調節，所以當我們要讓對比度增加的時候，需要使亮的地方更亮，暗的地方更暗；而要讓對比度減小的時候，需要使亮的地方變暗一些，暗的地方亮一些；當然影象的總體色彩是不能變化的，而且這個調節不能幅度過大，調節的值需要圍繞sensor的預設曲線，且曲線的趨勢不能改變，在這些條件的基礎上嘗試一些值，以畫出平滑的，色彩正常的影象Gamma曲線。而這裡我們採用最簡單的方法，使用excel的圖表功能來嘗試一些資料，以畫出一些曲線，最終使用這些曲線值來設定sensor相應暫存器以達到對其影象的對比度的調節。 如果你對gamma曲線的功能還不是很瞭解，你可以使用photoshop或者GIMP的影象曲線工具，對一張圖片進行色彩調節來看一下它究竟是個什麼玩意。

三. 利用gamma曲線調節對比度方法 

1. excel的圖表功能不熟悉的同學，先去google學習一下。

2. 先使用sensor的預設值畫出一條這個sensor的預設gamma曲線，一般為一個對數曲線。

3. 由於gamma值為0~255，所以我們鑑定128為影象的明暗分界線，當然這只是假設，實際並沒有嚴格的分界。如果我們要增加對比度，則需要調低預設曲線值低於128的點的值，調高預設曲線值高於128的點的值；要減小對比度，則需要調高預設曲線值低於128的點的值，調低預設曲線值高於128的點的值。這就是本文的關鍵。

4. 比如，增加對比度：

5. 減小對比度：

四. 利用gamma曲線調節亮度方法

方法其實跟上面一樣，只不過曲線的趨勢不一樣而以，這個亮度變化的曲線其實效果與gamma預設曲線的趨勢一致。這裡就不累述了。

五.  後記

本文內容僅本人個人見解，可能有不對的地方，希望廣大朋友可以批評指導。

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