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图像RGB值、灰度值、像素值的关系

参考：http://www.360doc.com/content/18/0410/09/7551_744364416.shtml 作者：slimfeng

图像灰度值的概念是什么？灰度也可以认为是亮度，简单说就是色彩的深浅程度。

实际上在我们的日常生活中，通过三原色色彩深浅的组合，可以组成各种不同的颜色。产品能够展现的灰度数量越多，也就意味着这款产品的色彩表现力更加丰富，能够实现更强的色彩层次。例如三原色16级灰度，能显示的颜色就是16×16×16=4096色。不过目前的产品256级灰度已经非常地普遍了。

所谓颜色或灰度级指黑白显示器中显示像素点的亮暗差别，在彩色显示器中表现为颜色的不同，灰度级越多，图像层次越清楚逼真。灰度级取决于每个像素对应的刷新存储单元的位数和显示器本身的性能。如每个象素的颜色用16位二进制数表示，我们就叫它16位图，它可以表达2的16次方即65536种颜色。如每一个象素采用24位二进制数表示，我们就叫它24位图，它可以表达2的24次方即16777216种颜色。

灰度就是没有色彩，RGB色彩分量全部相等。如果是一个二值灰度图象，它的象素值只能为0或1，我们说它的灰度级为2。用个例子来说明吧：一个256级灰度的图象，RGB(100,100,100)就代表灰度为100,RGB(50,50,50)代表灰度为50。

灰度是指黑白图像中点的颜色深度，范围一般从0到255，白色为255 ，黑色为0，故黑白图片也称灰度图像，在医学、图像识别领域有很广泛的用途

彩色图象的灰度其实在转化为黑白图像后的像素值（是一种广义的提法），转化的方法看应用的领域而定，一般按加权的方法转换，R ， G ，B 的比一般为3：6：1。

任何颜色都有红、绿、蓝三原色组成，假如原来某点的颜色为RGB(R，G，B)，那么，我们可以通过下面几种方法，将其转换为灰度：

1.浮点算法：Gray=R*0.3+G*0.59+B*0.112.整数方法：Gray=(R*30+G*59+B*11)/1003.移位方法：Gray =(R*28+G*151+B*77)>>8;4.平均值法：Gray=（R+G+B）/3;5.仅取绿色：Gray=G；

通过上述任一种方法求得Gray后，将原来的RGB(R,G,B)中的R,G,B统一用Gray替换，形成新的颜色RGB(Gray,Gray,Gray)，用它替换原来的RGB(R,G,B)就是灰度图了。

灰度值与像素值的关系
记录了明亮（暗与亮，黑与白）度信息的2D图像成为亮度(灰度）图像。如果对于一张本身就是灰度图像（8位灰度图像）来说，他的像素值就是它的灰度值，如果是一张彩色图像，则它的灰度值需要经过函数映射来得到。灰度图像是由纯黑和纯白来过渡得到的，在黑色中加入白色就得到灰色，纯黑和纯白按不同的比例来混合就得到不同的灰度值。

像素中具有RGB三通道的彩色图像来说怎样才能得到灰度图像呢？只要使R=G=B，三者的值相等就可以得到灰度图像。R=G=B=255为白色，R=G=B=0为黑色，R=G=B=小于255的某个整数时，此时就为某个灰度值。

白平衡

个人理解：众所周知，白色可以分解出多种多样的颜色，也就是说，所有颜色组合在一起就可以形成白色。所以我们可以这样理解，白平衡说明的是三原色（在电脑显示器上的颜色都是由三原色RGB组成）的混合程度，混合程度越大，越接近白色。

白平衡，字面上的理解是白色的平衡。白平衡是描述显示器中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指标。通过它可以解决色彩还原和色调处理的一系列问题。

不管在任何光源下，都能将白色物体还原为白色

白平衡的英文为White Balance，其基本概念是“不管在任何光源下，都能将白色物体还原为白色”，对在特定光源下拍摄时出现的偏色现象，通过加强对应的补色来进行补偿。相机的白平衡设定可以校准色温的偏差，在拍摄时我们可以大胆地调整白平衡来达到想要的画面效果

在日常拍提中，会遇到各种光源，光源不同,，色温也不同。有时，拍摄的画面会出现偏色，而白平衡就是用来解决这一问题的。白平衡具有以下作用：
1、纠正色温，还原拍主体的色彩，使在不同光源条件下拍摄的画面同人眼观看的画面色彩相近。
2、通过控制色温，可以获得色彩效果迥异异的照片

参考：https://baike.baidu.com/item/%E7%99%BD%E5%B9%B3%E8%A1%A1

对比度

个人理解：对比度可以理解为是$\frac{白色亮度}{黑色亮度}$，白色亮度与黑色亮度的比值

对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小，好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的色彩，当对比率高达300:1时，便可支持各阶的颜色。但对比率遭受和亮度相同的困境，现今尚无一套有效又公正的标准来衡量对比率，所以最好的辨识方式还是依靠使用者眼睛。
在暗室中，白色画面(最亮时)下的亮度除以黑色画面(最暗时)下的亮度。更精准地说，对比度就是把白色信号在100%和0%的饱和度相减，再除以用Lux(光照度，即勒克斯，每平方米的流明值)为计量单位下0%的白色值(0%的白色信号实际上就是黑色)，所得到的数值。对比度是最白与最黑亮度单位的相除值。因此白色越亮、黑色越暗，对比度就越高。严格来讲我们指的对比度是屏幕上同一点最亮时（白色）与最暗时（黑色）的亮度的比值，不过通常产品的对比度指标是就整个屏幕而言的，例如一个屏幕在全白屏状态时候亮度为500cd/m2，全黑屏状态亮度为0.5cd/m2，这样屏幕的对比度就是1000:1。