C++不使用OpenCV内置函数调整图像亮度代码异常排查

存在的问题 #

• 返回值错误：函数逻辑中处理好的结果存在output变量中，但最终返回的是未修改的原输入图像img，外部调用该函数时拿到的永远是原图。
• 无符号数溢出导致阈值判断失效：cv::Vec3b的元素类型是uchar（无符号8位整数，取值范围0~255），直接和int类型的num相加后赋值回uchar时会自动截断：
  • 相加结果超过255时会发生上溢回卷，比如250 + 20得到的不是270，而是270%256=14，后续判断>255永远不成立
  • 相加结果小于0时会发生下溢回卷，比如10 - 20得到的不是-10，而是246，后续判断<0永远不成立
• 硬编码使用cv::Vec3b仅支持3通道彩色图像，输入单通道灰度图时会触发内存访问异常。

修复后的代码 #

cv::Mat adjustBrightness(cv::Mat img, int num){
    cv::Mat output = cv::Mat::zeros(img.rows, img.cols, img.type());
    int channel = img.channels();
    for (int i = 0; i < img.rows; i++)
    {
        for (int j = 0; j < img.cols; j++)
        {
            for (int c = 0; c < channel; c++)
            {
                // 先转成int计算，避免溢出
                int pixelVal = static_cast<int>(img.ptr<uchar>(i)[j * channel + c]) + num;
                // 截断到0~255范围
                pixelVal = pixelVal > 255 ? 255 : (pixelVal < 0 ? 0 : pixelVal);
                // 赋值回输出图像
                output.ptr<uchar>(i)[j * channel + c] = static_cast<uchar>(pixelVal);
            }
        }
    }
    cv::imshow("output", output);
    cv::waitKey(0);
    // 返回处理后的图像
    return output;
}

补充说明 #

如果仅需要处理3通道彩色图像，也可以保留cv::Vec3b的写法，只需要修改计算逻辑：

output.at<cv::Vec3b>(i,j)[c] = cv::saturate_cast<uchar>(static_cast<int>(img.at<cv::Vec3b>(i,j)[c]) + num);

cv::saturate_cast<uchar>会自动把int值截断到0~255范围，不需要额外写if判断。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者wonki cho