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[25] cuda 应用之 nppi 实现图像色彩调整

article 2025/2/6 9:43:03

[25] cuda 应用之 nppi 实现图像色彩调整

在 NPPI（NVIDIA Performance Primitives）中，图像色彩调整通常包括以下几种操作：

亮度调整：增加或减少图像的亮度。
对比度调整：增强或减弱图像的对比度。
饱和度调整：增强或减弱图像的颜色饱和度。
色调调整：改变图像的色调（通常在 HSL 色彩空间中）。

NPPI 提供了一些函数来执行这些操作，这些函数通常操作的是图像的每个像素值或者调整图像的整体属性。

亮度调整

亮度调整是通过对图像的每个像素值增加或减少常数来实现的。可以使用 nppiAddC_8u_C3R 函数来实现。

NppStatus nppiAddC_8u_C3R(const Npp8u* pSrc, int nSrcStep,
                           Npp8u* pDst, int nDstStep,
                           NppiSize oSize, int nValue);

- 参数说明：
pSrc：输入图像数据的指针。
nSrcStep：输入图像的步长。
pDst：输出图像数据的指针。
nDstStep：输出图像的步长。
oSize：图像尺寸（宽度和高度）。
nValue：要增加或减少的亮度值。

//for ex
NppiSize oSize = {width, height};
Npp8u* pSrc = ...;  // 输入图像
Npp8u* pDst = ...;  // 输出图像
int nSrcStep = width * 3;  // RGB 图像步长
int nDstStep = width * 3;  // RGB 图像步长
int nBrightness = 30;  // 增加亮度的值

// 增加亮度
NppStatus status = nppiAddC_8u_C3R(pSrc, nSrcStep, pDst, nDstStep, oSize, nBrightness);
if (status != NPP_SUCCESS) {
    std::cout << "Error in brightness adjustment!" << std::endl;
}

对比度调整

对比度调整是通过乘以一个常数来实现的，这会改变图像的亮度差异。可以使用 nppiMultiplyC_8u_C3R 来实现对比度调整。

NppStatus nppiMultiplyC_8u_C3R(const Npp8u* pSrc, int nSrcStep,
                               Npp8u* pDst, int nDstStep,
                               NppiSize oSize, int nValue);

- 参数说明：
pSrc：输入图像数据的指针。
nSrcStep：输入图像的步长。
pDst：输出图像数据的指针。
nDstStep：输出图像的步长。
oSize：图像尺寸（宽度和高度）。
nValue：对比度调整的系数。

//for ex
NppiSize oSize = {width, height};
Npp8u* pSrc = ...;  // 输入图像
Npp8u* pDst = ...;  // 输出图像
int nSrcStep = width * 3;  // RGB 图像步长
int nDstStep = width * 3;  // RGB 图像步长
int nContrast = 2;  // 对比度增强系数（大于1增强对比度，小于1减弱对比度）

// 增强对比度
NppStatus status = nppiMultiplyC_8u_C3R(pSrc, nSrcStep, pDst, nDstStep, oSize, nContrast);
if (status != NPP_SUCCESS) {
    std::cout << "Error in contrast adjustment!" << std::endl;
}

颜色平衡

nppiColorBalance_8u_C3R 用于调整图像的颜色平衡。该函数通常用于调整红色、绿色和蓝色通道的增益，从而使图像的色彩分布得到改善或特定调整。

NppStatus nppiColorBalance_8u_C3R(const Npp8u* pSrc, int nSrcStep,
                                   Npp8u* pDst, int nDstStep,
                                   NppiSize oSize, float* pScaleFactors);

- 参数说明：
pSrc: 输入图像的数据指针（RGB 图像，8 位无符号整数类型）。
nSrcStep: 输入图像的步长（每行的字节数）。
pDst: 输出图像的数据指针（调整后的 RGB 图像）。
nDstStep: 输出图像的步长（每行的字节数）。
oSize: 图像的尺寸（宽度和高度），类型为 NppiSize。
pScaleFactors: 存储每个通道增益因子的数组。该数组的长度至少为 3，分别对应红色、绿色和蓝色通道的增益因子。
pScaleFactors[0]：红色通道的增益因子。
pScaleFactors[1]：绿色通道的增益因子。
pScaleFactors[2]：蓝色通道的增益因子。

返回值：
NPP_SUCCESS: 成功执行。
NPP_ERR_NULL_POINTER: 指针参数为空。
NPP_ERR_SIZE_MISMATCH: 输入和输出图像的尺寸不匹配。
NPP_ERR_GENERIC_ERROR: 一般错误。

#include <npp.h>
#include <iostream>

int main() {
    // 图像的宽度和高度
    int width = 640;
    int height = 480;

    // 输入和输出图像数据
    Npp8u* pSrc = new Npp8u[width * height * 3]; // 输入图像（RGB格式）
    Npp8u* pDst = new Npp8u[width * height * 3]; // 输出图像

    // 输入和输出图像步长（每行字节数）
    int nSrcStep = width * 3;
    int nDstStep = width * 3;

    // 图像尺寸
    NppiSize oSize = {width, height};

    // 设置通道增益因子
    float pScaleFactors[3] = {1.2f, 1.0f, 0.8f}; // 红色通道增益1.2倍，绿色通道不变，蓝色通道减弱为0.8倍

    // 调用nppiColorBalance_8u_C3R函数进行颜色平衡调整
    NppStatus status = nppiColorBalance_8u_C3R(pSrc, nSrcStep, pDst, nDstStep, oSize, pScaleFactors);

    if (status != NPP_SUCCESS) {
        std::cerr << "Error in color balance adjustment!" << std::endl;
        delete[] pSrc;
        delete[] pDst;
        return -1;
    }

    // 图像处理成功，可以保存或显示 pDst 图像
    std::cout << "Color balance adjustment completed successfully!" << std::endl;

    // 清理资源
    delete[] pSrc;
    delete[] pDst;

    return 0;
}