С макушки головы, мне интересно, подойдет ли вам HashMap<Float, Integer>
.Ключ (Float) будет уникальным значением яркости из пикселей, а значение (Integer) будет совокупным количеством пикселей с этой яркостью.
HashMap<Float, Integer> histogram = new HashMap<Float, Integer>();
for (int ip = 0; ip < IMAGE_PIXELS; ip++) {
float brightness = // get the brightness for this pixel
Integer count = histogram.get(brightness);
if (count == null) {
count = 1;
}
else {
count++;
}
map.put(brightness, count);
}