将sRGB格式的图片转换为BT.2020格式涉及到两个步骤:首先将sRGB转换到线性RGB,然后将线性RGB转换到BT.2020。这是因为sRGB图像通常使用伽马校正,而BT.2020工作在线性色彩空间中。
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从sRGB到线性RGB:sRGB图像首先需要进行伽马校正解码转换为线性RGB。这个过程通常不是通过一个简单的线性矩阵实现的,而是通过以下公式:
[
C_{linear} = begin{cases}
frac{C_{sRGB}}{12.92}, & text{if } C_{sRGB} leq 0.04045
left(frac{C_{sRGB} + 0.055}{1.055}right)^{2.4}, & text{otherwise}
end{cases}
]其中 (C_{linear}) 是线性RGB中的颜色分量值(红、绿、蓝),(C_{sRGB}) 是sRGB颜色空间中的对应分量值。
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从线性RGB到BT.2020:接下来,您可以应用一个3x3的线性转换矩阵将线性RGB转换为BT.2020色彩空间。这个矩阵通常如下所示:
[
begin{bmatrix}
R_{BT.2020}
G_{BT.2020}
B_{BT.2020}
end{bmatrix}begin{bmatrix}
0.6274 & 0.3293 & 0.0433
0.0691 & 0.9195 & 0.0114
0.0164 & 0.0880 & 0.8956
end{bmatrix}
cdot
begin{bmatrix}
R_{linear}
G_{linear}
B_{linear}
end{bmatrix}
]
在实际应用中,你首先需要编写代码将sRGB图像转换为线性RGB,然后再应用上述矩阵进行色彩空间的转换。以下是使用OpenCV在C++中实现这一过程的示例代码:
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <cmath>
cv::Mat sRGBToLinearRGB(const cv::Mat& srgbImage) {
cv::Mat linearRGB(srgbImage.size(), srgbImage.type());
// cv::Vec3b,static_cast<uchar> 这2个要根据图片格式选择合适的值
srgbImage.forEach<cv::Vec3b>([&](cv::Vec3b &pixel, const int * position) -> void {
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
float c = pixel[i] / 255.0f;
c = c <= 0.04045f ? c / 12.92f : std::pow((c + 0.055f) / 1.055f, 2.4f);
linearRGB.at<cv::Vec3b>(position)[i] = static_cast<uchar>(std::round(c * 255.0f));
}
});
return linearRGB;
}
int main() {
// 假设你已经有了一个sRGB格式的cv::Mat对象 srgbImage
cv::Mat srgbImage; // 加载你的sRGB图像
// 将sRGB转换为线性RGB
cv::Mat linearRGB = sRGBToLinearRGB(srgbImage);
// 定义从线性RGB到BT.2020的转换矩阵
cv::Matx33f transformMatrix(
0.6274, 0.3293, 0.0433,
0.0691, 0.9195, 0.0114,
0.0164, 0.0880, 0.8956
);
// 应用转换矩阵
cv::Mat bt2020Image;
cv::transform(linearRGB, bt2020Image, transformMatrix);
// bt2020Image现在包含转换后的图像
return 0;
}
cv::Mat sRGBToLinearRGB(const cv::Mat& srgbImage) {
cv::Mat linearRGB(srgbImage.size(), srgbImage.type());
srgbImage.forEach<cv::Vec3f>([&](cv::Vec3f &pixel, const int * position) -> void {
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
float c = pixel[i] / 255.0f;
auto c2 = (c <= 0.04045f) ? (c / 12.92f) : std::pow((c + 0.055f) / 1.055f, 2.4f);
auto val = static_cast<float>(std::round(c2 * 255.0f));
qDebug() << QString("pixel[i] = %1, c1 = %2, c2 = %3, val = %4").arg(pixel[i]).arg(c).arg(c2).arg(val);
linearRGB.at<cv::Vec3f>(position)[i] = val;
}
});
return linearRGB;
}
cv::Mat Image_sRGB_BT2020(const cv::Mat &src)
{
cv::Mat dst = src;
// 确保使用浮点数
src.convertTo(dst, CV_32F);
// 将sRGB转换为线性RGB
cv::Mat linearRGB = sRGBToLinearRGB(dst);
// 定义从线性RGB到BT.2020的转换矩阵
cv::Matx33f transformMatrix(
0.6274, 0.3293, 0.0433,
0.0691, 0.9195, 0.0114,
0.0164, 0.0880, 0.8956
);
// 应用转换矩阵
cv::Mat bt2020Image;
cv::transform(linearRGB, bt2020Image, transformMatrix);
return bt2020Image;
}
原文地址:https://blog.csdn.net/qq_37377257/article/details/134675558
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