[hasherfrog]

>> гистограмму зависимости количества пикселов от яркости для любой картинки
Сбивает с толку слово "зависимости". Скорее "распределения", да?

Яркость определяется компонентами R, G, B. Возможно, каждая компонента даёт не треть, а какое-то (пропорциональное) количество к яркости - тут я не очень большой знаток. Определяем всю шкалу как 0 - 255*3. Делим её, скажем, на 100 частей. В пределах одного процента получится 7.68 единицы. делаем массив из 100 ячеек, прогоняем для каждой точки картинки h[((R+G+B)*100)/768)]++; Ну а потом надо просто отстроить график.
Кстати, компонента A (прозрачность) также может влиять на яркость, наверное...