如何根据亮度计算像素的 RGB 值？

Question

我想根据亮度计算 RGB 值。

我知道的数据是：

新亮度（我要应用的值）
旧亮度
旧的 RGB 值。

我们可以像这样从 RGB 值计算亮度：
uint8_t luminance = R * 0.21 + G * 0.71 + B * 0.07;

我的代码是：

// 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)
  }
}

我该如何进行？谢谢！

Answer 1

如果您有原始 RGB，则不需要旧亮度。

参考 https://www.fourcc.org/fccyvrgb.php 进行 YUV 到 RGB 的转换。

根据原始 RGB 计算 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 是归一化为 0 到 255 之间的值的新亮度

然后再转换回 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)

确保将每个方程的计算值限制在 0..255 的范围内。其中一些公式可以将 YUV 或 RGB 值转换为小于 0 或大于 255 的值。

YUV和RGB之间的转换也有多种公式。（不同的常数）。我注意到上面列出的页面对 Y 的计算与您引用的不同。它们都比较接近，具有不同的精度和调整。对于仅仅改变一个像素的亮度，几乎任何公式都可以。

已更新

我最初是在 OP 暗示它对他不起作用后删除了这个答案。最近几天太忙了，没空去调查，但是我写了一些示例代码来验证我的假设。在这个答案的底部是一段基于 GDI+ 的代码，将图像的亮度增加了一个可变的量。与代码一起是我测试过的图像和两次转换。一个亮度为 130%。另一个亮度为 170%。

这是一个示例转换

原图

更新图像（130% Y）

更新图像（170% Y）

来源：

#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 = dataIn.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;
        }
    }
}

如何根据亮度计算像素的 RGB 值？

How to get the calculate the RGB values of a pixel from the luminance?

c++

math

libjpeg

已更新

这是一个示例转换