核心图像CIHueAdjust滤镜提供错误的颜色。

Question

我正在使用Dondragmer在此问题中提供的“旋转色调”示例代码：如何以编程方式更改UIImage的色调？ 然而，我的结果与预期非常不同。我希望改变色调会产生类似于在Photoshop中改变色调的效果，但实际上这些变化并不相似。

为了说明问题，我使用了这张源图像：

在Photoshop中进行pi/4旋转会得到这个结果：

使用Dondragmer的代码我得到：

同样地，在Photoshop中进行180度旋转会得到以下结果：

但CIHueAdjust滤镜会产生：

我的代码：

- (CGImageRef)changeHueOfImage(CGImageRef)source By:(NSInteger)angle
{
    CIImage *image = [CIImage imageWithCGImage:source];

    // Convert degrees to radians
    CGFloat angleRadians = GLKMathDegreesToRadians(angle);

    // Use the Core Image CIHueAdjust filter to change the hue
    CIFilter *hueFilter = [CIFilter filterWithName:@"CIHueAdjust"];
    [hueFilter setDefaults];
    [hueFilter setValue:image forKey:@"inputImage"];
    [hueFilter setValue:[NSNumber numberWithFloat:angleRadians] forKey:@"inputAngle"];
    image = [hueFilter outputImage];

    // Save the modified image
    CIContext *context = [CIContext contextWithOptions:nil];
    CGImageRef result = [context createCGImage:image fromRect:[image extent]];

    return result;
}

我的问题：

1. 我是否误解了CIHueAdjust滤镜的作用？
2. 我需要考虑亮度和饱和度如何影响滤镜吗？
3. 我该如何复制Photoshop的行为？
4. 总的来说，为什么结果会如此不同？

- Rob Lyman

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我的问题是，为什么你不展示一行代码呢？你传递给CIHueAdjust的是什么类型的数字？ - El Tomato

Answer 1

当我试图更新CIImage的亮度时，遇到了类似的问题。问题在于CoreImage在RGB空间中工作，而修改色调、饱和度或亮度应该在HSV空间中完成。

我最终采取的方法是使用我在这里找到的代码片段来操作每个像素。可能有更好的方法，但我创建了一个UIColor，其中包含每个像素的RGB值，从该颜色获取HSV值，更新所需更新的组件，创建一个新的UIColor并使用该颜色的RGB值来修改图像。

CGImageRef imageRef = [img CGImage];
uint width = CGImageGetWidth(imageRef);
uint height = CGImageGetHeight(imageRef);
unsigned char *pixels = malloc(height*width*4); //1d array with size for every pixel. Each pixel has the components: Red,Green,Blue,Alpha

CGColorSpaceRef colorSpaceRef = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(pixels, width, height, 8, 4*width, colorSpaceRef, kCGImageAlphaPremultipliedLast); //our quartz2d drawing env
CGColorSpaceRelease(colorSpaceRef);

CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), imageRef);

for (int y=0;y<height;++y){
    for (int x=0;x<width;++x){
        int idx = (width*y+x)*4; //the index of pixel(x,y) in the 1d array pixels

        //Pixel manipulation here

        //red = pixels[idx]
        //green = piexls[idx+1]
        //blue = pixels[idx+2]
        //alpha = pixels[idx+3]

        //pixels[idx] = NEW_RED_VALUE

        //Please note that this assumes an image format with alpha stored in the least significant bit.
        //See kCGImageAlphaPremultipliedLast for more info. 
        //Change if needed and also update bitmapInfo provided to CGBitmapContextCreate
    }
}


imageRef = CGBitmapContextCreateImage(context);
CGContextRelease(context);
free(pixels);

//load our new image
UIImage* newImg = [UIImage imageWithCGImage:imageRef];

注意：我并没有编写这段代码，我在这里找到了它，并将其粘贴在这里以防gist被删除。所有的功劳都归于bjorndagerman@github

如果您自己实现RGB -> HSV -> RGB转换，则可能会获得更好的性能，如果您尝试每秒执行此滤镜多次，则会看到性能下降，但这是我的最佳建议，我找不到一种方法来在CoreImage中使用HSV空间修改色调、饱和度或亮度。

更新：正如评论中@dfd所提到的，您还可以编写一个自定义内核来进行这些计算的过滤器，它会快得多，但您需要搜索如何将RGB转换为HSV和反向转换。

- EmilioPelaez

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"CoreImage 在 RGB 空间中工作，修改色相、饱和度或亮度应在 HSV 空间中完成。如果您自己实现 RGB -> HSV -> RGB 转换，可能会获得更好的性能。" "啥？你完全错了。" - El Tomato

@ElTomato 能否详细说明一下？我的意思是，如果他自己计算而不是像我一样为每个像素创建两个UIColor，那么他会获得更好的性能。 - EmilioPelaez

他或她的问题可能是将度数而非弧度数传递给CIHueAdjust函数。此外，你展示的内容毫无意义。为什么有人想要将RGB颜色转换为HSV，然后再转回RGB颜色呢？你只需要改变颜色空间即可。 - El Tomato

@ElTomato 无法将角度转换为弧度是一个好的猜测，但正如您所看到的，我在使用该值之前进行了转换。（我承认我在第一次尝试编写此代码时犯了这个错误，但我早在发布之前就解决了这个问题 :-) 那么让我们听听您的下一个想法！ - Rob Lyman

@EmilioPelaez 我怀疑我的问题确实与我如何使用颜色空间有关，所以我认为你是正确的轨道 - 但我已经尝试向核心图像提供各种颜色空间选项，但没有找到任何有效的解决方案。碰巧，在阅读了您的帖子后，我手动实现了逐像素转换并获得了所需的输出; 但此时此刻，我真的想知道使用Core Image的正确方法，这应该是处理这种工作更快的方法。 - Rob Lyman

Answer 2

我从未找到我的问题的答案：为什么CIHueAdjust没有给出预期的结果。但是我确实找到了替代代码，可以给我想要的结果：

#define Mask8(x) ( (x) & 0xFF )
#define R(x) ( Mask8(x) )
#define G(x) ( Mask8(x >> 8 ) )
#define B(x) ( Mask8(x >> 16) )
#define A(x) ( Mask8(x >> 24) )
#define RGBAMake(r, g, b, a) ( Mask8(r) | Mask8(g) << 8 | Mask8(b) << 16 | Mask8(a) << 24 )

- (CGImageRef)changeHueForImage:(CGImageRef)image by:(NSInteger)angle
{
    // Get size and allocate array of UIColors
    NSInteger width = CGImageGetWidth(image);
    NSInteger height = CGImageGetHeight(image);
    NSInteger count = width * height;

    // Draw image into pixel buffer
    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();

    NSInteger bytesPerPixel = 4;
    NSInteger bitsPerComponent = 8;

    NSInteger bytesPerRow = bytesPerPixel * width;

    UInt32 *bitmapPixels = (UInt32 *)calloc(count, sizeof(UInt32));

    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(bitmapPixels, width, height,
                                                 bitsPerComponent, bytesPerRow, colorSpace,
                                                 kCGImageAlphaPremultipliedLast | kCGBitmapByteOrder32Big);

    CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), image);

    // Shift hue of every pixel
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // Get pixel
        UInt32 pixel = bitmapPixels[i];

        // Convert to HSBA
        UIColor *color = [UIColor colorWithRed:R(pixel)/255.0 green:G(pixel)/255.0 blue:B(pixel)/255.0 alpha:A(pixel)/255.0];
        CGFloat h, s, br, a;
        [color getHue:&h saturation:&s brightness:&br alpha:&a];

        // Shift by angle
        CGFloat angleRadians = GLKMathDegreesToRadians(angle);
        angleRadians /= 2.0f*M_PI;
        h += angleRadians;
        if (h > 1.0f || h < 0.0f) {
            h -= floor(h);
        }

        // Make new color
        UIColor *newColor = [UIColor colorWithHue:h saturation:s brightness:br alpha:a];

        // Convert back to RGBA
        CGFloat r, g, b;
        [newColor getRed:&r green:&g blue:&b alpha:&a];

        // Set pixel
        bitmapPixels[i] = RGBAMake((UInt32)(r * 255.0), (UInt32)(g * 255.0), (UInt32)(b * 255.0), (UInt32)(a * 255.0));
    }

    // Create the new image and clean up
    CGImageRef newImg = CGBitmapContextCreateImage(context);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    CGContextRelease(context);
    free(bitmapPixels);

    return newImg;
 }

我对这个解决方案并不满意；特别是，几乎肯定有比依赖于为每个像素创建新的UIColor更有效的方法。但它按预期改变了图像的色调。

- Rob Lyman

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不要忘记 CGImageRelease(newImg);。 - Albert Renshaw

另外，您的 alpha 空间使用的是 225 而不是 255；我已经为您编辑了！ - Albert Renshaw

最后，HSV空间从0-1移动而不是0-2π，因此使用弧度不是你想要的，而是弧度/2π；并且你也可以通过添加来超出边界，因此你需要使用模数策略进行包装。我已经对这两个进行了编辑。感谢您的帖子，它帮助我节省了大量时间。 - Albert Renshaw

Answer 3

hue的输入参数以弧度表示。

以下代码允许您输入一个浮点数，范围从0.0到1.0，表示0到360度。

extension UIImage {

    // CIHueAdjust
    
    func withHueAdjustment(hue: CGFloat) -> UIImage {
        
        // angle
        
        let angle = deg2rad(hue * 360)
                
        // cgImage
        
        guard let cgImage = self.cgImage else { return self }
    
        // filter
        
        guard let filter = CIFilter(name: "CIHueAdjust") else { return self }
    
        filter.setValue(CIImage(cgImage: cgImage), forKey: kCIInputImageKey)
        
        // Hue
        
        filter.setValue(angle, forKey: kCIInputAngleKey)
    
        // result
        
        guard let result = filter.value(forKey: kCIOutputImageKey) as? CIImage else { return self }
    
        guard let newCgImage = CIContext(options: nil).createCGImage(result, from: result.extent) else { return self }
    
        return UIImage(cgImage: newCgImage, scale: self.scale, orientation: imageOrientation)
    
    }
    
    func deg2rad(_ number: CGFloat) -> CGFloat {
        
        return (number * .pi) / 180
    
    }

}

使用方法

    let myImage = UIImage.init(named: "someImage")
    
    let hueAdjustedImage = myImage?.withHueAdjustment(hue: 0.4)

- Michael N