C++ 什么'；从JPEG图像中提取亮度的正确方法是什么？

简而言之：我无法从JPEG照片的RGB值中提取出有意义的光强度，而试图解释伽马校正或sRGB只会让事情变得更糟

我正在做一个玩具项目，涉及处理一堆照片图像，用间隔计拍摄。基本上，我想做一个时间推移了他们，与一些更正，使剪辑是整洁的。我使用佳能单反相机

我需要一个函数，给定一个JPEG文件，计算出“平均场景亮度”。结果应该是一个简单的数字；不需要用任何绝对光度单位表示，我只做相对比较。例如，你拍了一张某个房间的照片，函数返回，比如说，“5.0”。然后将第二个灯泡添加到照明中，与第一个灯泡的类型完全相同，放置在其旁边，然后再次拍摄。该函数现在应该为您提供“10.0”

因此，我目前实现的这个功能结合了几个方面：ISO速度、快门速度、光圈（从EXIF中提取）和平均图像亮度。Exif的东西显然更重要，因为在自动模式下，相机会尝试使用这样或那样的设置，所以图像亮度在中间灰度点附近。 然而，ISO/快门/光圈设置都具有1/3光圈或更小的分辨率，因此检测图像亮度对于“微调”非常重要

当我这样做的时候，我得到了一些明显虚假的结果，我越是钻研，我就越感到困惑。所以最后我做了一个“近乎严肃”的实验：

测试设置： 房间里的一面简单的墙，用白炽灯照明，照明相当均匀。 使用两台摄像机比较结果：50毫米底色的5D，35毫米底色的350D。 到墙的距离：约3米。 所有照片都是以1/10秒的快门速度拍摄的。 相机设置：手动，“忠实模式”（无增强，无饱和度或对比度凹凸），钨WB，无自定义功能，JPEG精细，sRGB色彩空间。这些镜头没有滤镜。照明没有改变，我只改变ISO和光圈设置。 以下是我得到的结果：

     Avg   Spd   ISO  Aperture
1. 0.3507, 0.10, 100, f/2.8
2. 0.5382, 0.10, 200, f/2.8
3. 0.3557, 0.10, 200, f/4.0
4. 0.2709, 0.10, 200, f/5.0
5. 0.2118, 0.10, 200, f/5.6
6. 0.1718, 0.10, 200, f/6.3
7. 0.1459, 0.10, 200, f/7.1
8. 0.1112, 0.10, 200, f/8.0
9. 0.0883, 0.10, 200, f/9.0

第一列是平均像素值（直接来自JPEG），在整个图像上取平均值，转换为灰度为（R+G+B）/3。通过将[0..255]范围除以255，在[0..1]范围内对颜色进行规格化。 因此，在1）和2）之间，我只更改ISO设置，图像亮度应该是原来的两倍，但平均像素值仅上升53%（没有任何过度曝光区域）

2..3：光圈向下一个光圈，因此图像亮度应为原来的一半，因此1）和3）一致（额外亮度可能是由于渐晕减少）

3..5:再说一次，一站下来，5）的亮度应该是3）的一半

5..8:相同，应该是一半（虽然这基本上是可以的）

这一切都非常非常奇怪。顺便说一句，两台摄像机之间的结果是一致的，这表明这不仅仅是特定模型的一个特点

这不需要应用任何伽马校正。JPEG读取代码是C++的，基本上遵循IJG示例代码（<代码> DJPEG<／代码>实用程序）。现在，JPEG保存gamma校正值，因此像素值应视为sRGB颜色空间中的值（获取源像素，转换为[0..1]，然后应用。让我们尝试一下：

     Avg   Spd   ISO  Aperture
1. 0.1140, 0.10, 100, f/2.8
2. 0.2746, 0.10, 200, f/2.8
3. 0.1175, 0.10, 200, f/4.0
4. 0.0682, 0.10, 200, f/5.0
5. 0.0424, 0.10, 200, f/5.6
6. 0.0287, 0.10, 200, f/6.3
7. 0.0213, 0.10, 200, f/7.1
8. 0.0133, 0.10, 200, f/8.0
9. 0.0092, 0.10, 200, f/9.0

我还尝试了“普通”伽马校正（伽马=2.2），结果与sRGB校正非常相似

所以我非常非常困惑。

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有人能解释一下，既然我已经没有主意了，那么相机JPEG图像中的RGB强度应该如何解释：）

所以，随着我继续阅读，谜团慢慢揭开

虽然相机的传感器在理论上能够测量线性光强度，但它显然不能测量线性光强度，而是模仿具有众所周知的非线性响应的照相胶片的行为（例如，见图3）。 因此，dSLR的响应曲线远不是线性的，而是更像这样：

因此，在没有精确校准的情况下，从像素值中获取绝对场景亮度是不切实际的

然而，我只想对照片进行亮度调整，而大致正确的亮度估计对我来说就是一个窍门，因此我继续重建我的相机（佳能350D）的传递函数：

白色数据点对应于不同光圈值下的不同曝光（f/22、f/20、f/18、f/16等，以1/3光圈增量）。与上一张图一样，X轴在传入亮度方面是对数的，而Y轴在像素值方面是线性的（在伽马校正之后）。假设图形为单位平方，我还通过五阶多项式计算了近似拟合曲线：

(((((- 6.76219 * x) + 12.0459) * x - 5.8683) * x + 1.72338) * x - 0.148753) * x + 0.0105364;

对于x英寸[0.05,1]

因此，如果您获得了原始（“真实”）亮度，那么获得像素值的结果如下：

获取输入亮度的对数，并对其进行线性变换，得到7⅓ [0..1]间隔内的曝光停止

应用上面的多项式（不过需要对[0..0.05]区间进行特殊处理）

应用sRGB压缩

术语此转换T，我的应用程序中的整个工作流现在如下所示：

使用T-1处理输入的JPEG图像

结果值以浮点格式保存，并作为线性RGB值处理

在将结果保存回JPEG之前应用T

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我怀疑摄像头传感器是完全线性的。此外，它看起来像是你想要一个线性亮度值。每个像素都覆盖一个区域，所以也许可以尝试取你亮度值的平方根。你也可以尝试转换为HSB，并使用其中的brigtess值。这看起来很有用：@Pete，谢谢你的指针。是的，我