ホワイトバランスについて(再掲)

Question

###前提・実現したいこと
opencvでホワイトバランスを調整するプログラムを見つけたのですが，
処理の内容が分かりません．
****************************で示した部分のプログラムについての質問です
なぜこのような処理をしているのですか．

###該当のソースコード
void balance_white(Mat mat)
{

double discard_ratio = 0.05;

int hists[3][256];

memset(hists, 0, 3256sizeof(int));

for (int y = 0; y < mat.rows; ++y) {

uchar* ptr = mat.ptr<uchar>(y);

for (int x = 0; x < mat.cols; ++x) 
{

  for (int j = 0; j < 3; ++j) 
  {
	
    hists[j][ptr[x * 3 + j]] += 1;

  }

}

}
// cumulative hist

int total = mat.cols*mat.rows;

int vmin[3], vmax[3];

for (int i = 0; i < 3; ++i)
{

for (int j = 0; j < 255; ++j) 
{

  hists[i][j + 1] += hists[i][j];

}

vmin[i] = 0;

vmax[i] = 255;

---

while (hists[i][vmin[i]] < discard_ratio * total)

  vmin[i] += 1;

while (hists[i][vmax[i]] > (1 - discard_ratio) * total)

  vmax[i] -= 1;

if (vmax[i] < 255 - 1)

  vmax[i] += 1;

}

for (int y = 0; y < mat.rows; ++y)
{

uchar* ptr = mat.ptr<uchar>(y);

for (int x = 0; x < mat.cols; ++x) 
{

  for (int j = 0; j < 3; ++j) 
  {

    int val = ptr[x * 3 + j];

    if (val < vmin[j])

      val = vmin[j];

    if (val > vmax[j])

      val = vmax[j];

    ptr[x * 3 + j] = static_cast<uchar>((val - vmin[j]) * 255.0 / (vmax[j] - vmin[j]));

  }

}

}

}

Answer 1

以後参考にされる方のためにソースを一度清書して、再度解説をしてみたいと思い新たな回答欄に。

void balance_white(Mat mat)  
{
    double discard_ratio = 0.05;           // 棄却するもととなる比率
    int hists[3][256];                     // ３色（BGR)と各0-255までの値からヒストグラム（出現頻度）を格納する二次元配列

    memset(hists, 0, 3*256*sizeof(int));   // 二次元配列hist[][]を0で初期化
    for (int y = 0; y < mat.rows; ++y) {   // 引数で渡された matの行数の間をyが示す。
        uchar* ptr = mat.ptr<uchar>(y);    // ポインタptrはその先頭のアドレスを示す。
        for (int x = 0; x < mat.cols; ++x) // 引数で渡された matの列数の間をxが示す。
        {
            for (int j = 0; j < 3; ++j) 　 // jは0-2これはBGRの各色情報に基づいている。
            {
                hists[j][ptr[x * 3 + j]] += 1;　// histの示す内容に1を加えていく。（=1でよくねぇ？）
            }
        }
    } 
// cumulative hist
    int total = mat.cols*mat.rows;         //　引数で渡されたmatの行×列がtotal
    int vmin[3], vmax[3];                  // BGRの各色の最小値・最大数を入れる配列

    for (int i = 0; i < 3; ++i)            // 色毎(0=B、1=G、2=R)でアクセス。
    {
        for (int j = 0; j < 255; ++j)  
        {
            hists[i][j + 1] += hists[i][j]; // おそらく順番に 1,2,3,4,5という配列を作る。
        }
        vmin[i] = 0;                        // 各色の最小値を初期化
        vmax[i] = 255;                      // 各色の最大値を初期化
        while (hists[i][vmin[i]] < discard_ratio * total)
            vmin[i] += 1;
        while (hists[i][vmax[i]] > (1 - discard_ratio) * total)
            vmax[i] -= 1;

        if (vmax[i] < 255 - 1)
            vmax[i] += 1;
    }
    for (int y = 0; y < mat.rows; ++y)  
    {
        uchar* ptr = mat.ptr<uchar>(y);
        for (int x = 0; x < mat.cols; ++x)  
        {
            for (int j = 0; j < 3; ++j)  
            {
                int val = ptr[x * 3 + j];
                if (val < vmin[j])
                    val = vmin[j];
                if (val > vmax[j])
                    val = vmax[j];
                ptr[x * 3 + j] = static_cast<uchar>((val - vmin[j]) * 255.0 / (vmax[j] - vmin[j]));
            }
        }
    }

}

Answer 2

簡単に説明するとヒストグラム（画像の濃淡などの分布）を求めて（hist)、これを使って処理しています。

Comments

[MasahikoHirata]

この部分’ptr[x * 3 + j] = static_cast<uchar>((val - vmin[j]) * 255.0 / (vmax[j] - vmin[j]));’

[k_question]

解答ありがとうございます．
出来れば，この部分の処理について詳しく教えて頂きたいです

while (hists[i][vmin[i]] < discard_ratio * total)

vmin[i] += 1;

while (hists[i][vmax[i]] > (1 - discard_ratio) * total)

vmax[i] -= 1;

if (vmax[i] < 255 - 1)

vmax[i] += 1;

}

for (int y = 0; y < mat.rows; ++y)
{

uchar* ptr = mat.ptr<uchar>(y);

for (int x = 0; x < mat.cols; ++x)
{

for (int j = 0; j < 3; ++j)
{

int val = ptr[x * 3 + j];

if (val < vmin[j])

val = vmin[j];

if (val > vmax[j])

val = vmax[j];

ptr[x * 3 + j] = static_cast<uchar>((val - vmin[j]) * 255.0 / (vmax[j] - vmin[j]));

[MasahikoHirata]

’total'は’int total = mat.cols*mat.rows;’から映像データの縦横を掛けたもの。
'discard_ratio'は恐らく’棄却’のレシオ。
'vmin'と'vmax'は[3]だから’BGR'(opencvではRGBではない）の各色の閾値の上限下限、かなあ。

初期値min=0;max=255;から計算して範囲を狭めている？
そしてfor(yとfor(xの所で行・列の繰り返しにしてvalに現在の各画素（0-255の範囲）を仮に入れて、最小値より小さければ最小値に置き換え、最大値より大きければ最大値に置き換え、このvalを使って(val-min)*255/(max-min)で計算する。そして
ptr[x*3+j]はjが0～２の範囲でBGRの各要素で各要素の値を計算結果と。
こんなもんかなぁ。

[k_question]

ありがとうございました