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import gradio as gr
import numpy as np
import cv2
from PIL import Image
import io

class AutoWhiteBalance:
    """自動白平衡處理類"""
    
    def __init__(self):
        self.methods = {
            "灰世界算法 (Gray World)": "gray_world",
            "白斑算法 (White Patch)": "white_patch", 
            "簡單平均 (Simple Average)": "simple_avg",
            "直方圖拉伸 (Histogram Stretch)": "histogram_stretch"
        }
    
    def pil_to_cv2(self, pil_image):
        """將PIL圖像轉換為OpenCV格式"""
        # 轉換為RGB(如果是RGBA則去除alpha通道)
        if pil_image.mode == 'RGBA':
            pil_image = pil_image.convert('RGB')
        elif pil_image.mode != 'RGB':
            pil_image = pil_image.convert('RGB')
        
        # 轉換為numpy array
        image_np = np.array(pil_image)
        # 轉換為BGR格式(OpenCV默認)
        image_bgr = cv2.cvtColor(image_np, cv2.COLOR_RGB2BGR)
        return image_bgr
    
    def cv2_to_pil(self, cv2_image):
        """將OpenCV格式轉換為PIL圖像"""
        # 轉換回RGB
        image_rgb = cv2.cvtColor(cv2_image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        # 轉換為PIL圖像
        pil_image = Image.fromarray(image_rgb.astype(np.uint8))
        return pil_image
    
    def gray_world_algorithm(self, image):
        """灰世界算法 - 假設圖像的平均顏色應該是灰色"""
        # 計算每個通道的平均值
        avg_b = np.mean(image[:, :, 0])
        avg_g = np.mean(image[:, :, 1])
        avg_r = np.mean(image[:, :, 2])
        
        # 計算整體平均亮度
        avg_gray = (avg_b + avg_g + avg_r) / 3
        
        # 避免除零錯誤
        scale_b = avg_gray / max(avg_b, 1e-6)
        scale_g = avg_gray / max(avg_g, 1e-6)
        scale_r = avg_gray / max(avg_r, 1e-6)
        
        # 應用調整
        result = image.astype(np.float32)
        result[:, :, 0] *= scale_b
        result[:, :, 1] *= scale_g
        result[:, :, 2] *= scale_r
        
        return result
    
    def white_patch_algorithm(self, image):
        """白斑算法 - 假設圖像中最亮的點應該是白色"""
        # 找到每個通道的最大值(排除極值)
        max_b = np.percentile(image[:, :, 0], 99)
        max_g = np.percentile(image[:, :, 1], 99)
        max_r = np.percentile(image[:, :, 2], 99)
        
        # 計算調整係數
        scale_b = 255.0 / max(max_b, 1e-6)
        scale_g = 255.0 / max(max_g, 1e-6)
        scale_r = 255.0 / max(max_r, 1e-6)
        
        # 應用調整
        result = image.astype(np.float32)
        result[:, :, 0] *= scale_b
        result[:, :, 1] *= scale_g
        result[:, :, 2] *= scale_r
        
        return result
    
    def simple_average_algorithm(self, image):
        """簡單平均算法 - 讓RGB三通道的平均值相等"""
        # 計算每個通道的平均值
        avg_b = np.mean(image[:, :, 0])
        avg_g = np.mean(image[:, :, 1])
        avg_r = np.mean(image[:, :, 2])
        
        # 以綠色通道為基準(人眼對綠色最敏感)
        reference = avg_g
        
        # 計算調整係數
        scale_b = reference / max(avg_b, 1e-6)
        scale_g = 1.0  # 綠色通道不變
        scale_r = reference / max(avg_r, 1e-6)
        
        # 應用調整
        result = image.astype(np.float32)
        result[:, :, 0] *= scale_b
        result[:, :, 1] *= scale_g
        result[:, :, 2] *= scale_r
        
        return result
    
    def histogram_stretch_algorithm(self, image):
        """直方圖拉伸算法"""
        result = image.astype(np.float32)
        
        for i in range(3):  # 對每個顏色通道
            channel = result[:, :, i]
            
            # 計算1%和99%百分位數,忽略極值
            p1 = np.percentile(channel, 1)
            p99 = np.percentile(channel, 99)
            
            # 拉伸到0-255範圍
            if p99 > p1:
                channel = (channel - p1) * 255.0 / (p99 - p1)
                result[:, :, i] = np.clip(channel, 0, 255)
        
        return result
    
    def preserve_image_brightness(self, original, adjusted):
        """保持原始圖像的整體亮度"""
        try:
            # 計算原始圖像的亮度
            original_lab = cv2.cvtColor(original.astype(np.uint8), cv2.COLOR_BGR2LAB)
            original_brightness = np.mean(original_lab[:, :, 0])
            
            # 計算調整後圖像的亮度
            adjusted_lab = cv2.cvtColor(np.clip(adjusted, 0, 255).astype(np.uint8), cv2.COLOR_BGR2LAB)
            adjusted_brightness = np.mean(adjusted_lab[:, :, 0])
            
            # 調整亮度
            if adjusted_brightness > 1e-6:
                brightness_ratio = original_brightness / adjusted_brightness
                adjusted_lab[:, :, 0] = np.clip(adjusted_lab[:, :, 0] * brightness_ratio, 0, 255)
                
                # 轉換回BGR
                result = cv2.cvtColor(adjusted_lab, cv2.COLOR_LAB2BGR)
                return result.astype(np.float32)
        except:
            pass
        
        return adjusted
    
    def process_image(self, pil_image, method_name, strength, preserve_brightness, clip_values):
        """處理圖像的主函數"""
        if pil_image is None:
            return None, "請上傳一張圖片"
        
        try:
            # 轉換格式
            cv2_image = self.pil_to_cv2(pil_image)
            original_image = cv2_image.copy()
            
            # 獲取算法名稱
            method = self.methods.get(method_name, "gray_world")
            
            # 選擇算法
            if method == "gray_world":
                adjusted = self.gray_world_algorithm(cv2_image)
                algorithm_info = "使用灰世界算法,假設圖像的平均顏色應該是中性灰"
            elif method == "white_patch":
                adjusted = self.white_patch_algorithm(cv2_image)
                algorithm_info = "使用白斑算法,假設圖像中最亮的區域應該是白色"
            elif method == "simple_avg":
                adjusted = self.simple_average_algorithm(cv2_image)
                algorithm_info = "使用簡單平均算法,平衡RGB三個通道的平均值"
            elif method == "histogram_stretch":
                adjusted = self.histogram_stretch_algorithm(cv2_image)
                algorithm_info = "使用直方圖拉伸算法,增強圖像對比度"
            else:
                adjusted = cv2_image.astype(np.float32)
                algorithm_info = "未知算法"
            
            # 應用強度調整
            if strength != 1.0:
                adjusted = original_image.astype(np.float32) * (1.0 - strength) + adjusted * strength
            
            # 保持亮度
            if preserve_brightness:
                adjusted = self.preserve_image_brightness(original_image, adjusted)
            
            # 裁剪數值範圍
            if clip_values:
                adjusted = np.clip(adjusted, 0, 255)
            
            # 轉換回PIL格式
            result_pil = self.cv2_to_pil(adjusted.astype(np.uint8))
            
            # 生成處理信息
            info = f"✅ 處理完成!\n算法:{algorithm_info}\n強度:{strength:.1f}\n保持亮度:{'是' if preserve_brightness else '否'}"
            
            return result_pil, info
            
        except Exception as e:
            return None, f"❌ 處理出錯:{str(e)}"

# 創建白平衡處理器實例
wb_processor = AutoWhiteBalance()

def process_white_balance(image, method, strength, preserve_brightness, clip_values):
    """Gradio接口函數"""
    return wb_processor.process_image(image, method, strength, preserve_brightness, clip_values)

# 創建Gradio界面
def create_interface():
    with gr.Blocks(
        title="🎨 自動白平衡校正工具",
        theme=gr.themes.Soft(),
        css="""
        .gradio-container {
            max-width: 1200px !important;
        }
        .image-container {
            max-height: 600px;
        }
        """
    ) as demo:
        
        gr.Markdown("""
        # 🎨 給GPT用的自動白平衡校正工具
        
        上傳有色偏問題的圖片,選擇適合的算法自動校正白平衡,讓圖片恢復自然的色彩!
        
        💡 **使用建議**:
        - 🟡 **暖色偏(偏黃)**:推薦使用「灰世界算法」
        - 🔵 **冷色偏(偏藍)**:推薦使用「簡單平均」或「白斑算法」
        - 🌈 **色彩不鮮豔**:推薦使用「直方圖拉伸,常用」
        """)
        
        with gr.Row():
            with gr.Column(scale=1):
                # 輸入區域
                gr.Markdown("### 📤 上傳圖片")
                input_image = gr.Image(
                    label="選擇要處理的圖片",
                    type="pil",
                    height=400
                )
                
                # 參數設置
                gr.Markdown("### ⚙️ 調整參數")
                
                method_dropdown = gr.Dropdown(
                    choices=list(wb_processor.methods.keys()),
                    value="灰世界算法 (Gray World)",
                    label="白平衡算法",
                    info="選擇適合的白平衡校正算法"
                )
                
                strength_slider = gr.Slider(
                    minimum=0.0,
                    maximum=2.0,
                    value=1.0,
                    step=0.1,
                    label="調整強度",
                    info="控制校正效果的強度(0=不調整,1=標準,2=強化)"
                )
                
                preserve_brightness_checkbox = gr.Checkbox(
                    value=True,
                    label="保持原始亮度",
                    info="保持圖片的整體明暗度不變"
                )
                
                clip_values_checkbox = gr.Checkbox(
                    value=True,
                    label="裁剪數值範圍",
                    info="避免過度調整造成的色彩異常"
                )
                
                # 處理按鈕
                process_btn = gr.Button(
                    "🚀 開始處理",
                    variant="primary",
                    size="lg"
                )
            
            with gr.Column(scale=1):
                # 輸出區域
                gr.Markdown("### 📥 處理結果")
                output_image = gr.Image(
                    label="處理後的圖片",
                    type="pil",
                    height=400
                )
                
                # 處理信息
                process_info = gr.Textbox(
                    label="處理信息",
                    lines=4,
                    interactive=False
                )
                
                # 下載提示
                gr.Markdown("""
                ### 💾 保存圖片
                右鍵點擊處理後的圖片,選擇「另存圖片為...」即可保存到本地。
                """)
                
        # 綁定處理函數
        process_btn.click(
            fn=process_white_balance,
            inputs=[input_image, method_dropdown, strength_slider, preserve_brightness_checkbox, clip_values_checkbox],
            outputs=[output_image, process_info]
        )
        
        # 實時預覽(可選)
        for component in [method_dropdown, strength_slider, preserve_brightness_checkbox, clip_values_checkbox]:
            component.change(
                fn=process_white_balance,
                inputs=[input_image, method_dropdown, strength_slider, preserve_brightness_checkbox, clip_values_checkbox],
                outputs=[output_image, process_info]
            )
        
        # 添加說明
        gr.Markdown("""
        ---
        ### 📚 算法說明
        
        - **灰世界算法**:適合校正整體色偏,特別是暖色偏(偏黃/橙)
        - **白斑算法**:適合有明顯白色或亮色區域的圖片
        - **簡單平均**:溫和的校正方式,適合輕微色偏
        - **直方圖拉伸**:增強對比度,讓色彩更鮮豔
        
        ### 🔧 技術支持
        基於OpenCV和PIL開發,支持常見的圖片格式(JPG、PNG、WEBP等)
        """)
    
    return demo

# 啟動應用
if __name__ == "__main__":
    demo = create_interface()
    demo.launch(
        server_name="0.0.0.0",
        server_port=7860,
        share=True
    )