Конечно, чтобы гистограмма сохранялась, перевод в ЧБ нужно делать по той же формуле (с теми же коэффициентами).
Например фуксия (255, 0, 255)
Y = 255 * 0.3 + 0 * 0.59 + 255 * 0.11 = 104.55
Записываем полученную интенсивность в каждый канал
(105, 105, 105)
Теперь считаем яркость
I = 105 * 0.3 + 105 * 0.59 + 105 * 0.11 = 105 * (0.3 + 0.59 + 0.11) = 105 -> совпадает
Если же преобразование в ЧБ было например с HDTV коэффициентами, то получим
Y = 255 * 0.2126 + 0 * 0.7152 + 255 * 0.0722 = 72.624
(73,73,73)
I = 73 * 0.3 + 73 * 0.59 + 73 * 0.11 = 73 -> не совпадает, гистограмма будет другой
Вообще непонятно откуда формула,
http://en.wikipedia.org/wiki/Luminance_(relative) дает HDTV коэффициенты.