图象的色彩空间

windguy

   YUV
   在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色
摄像机
或彩色CCD（点耦合器件）摄像机，它把摄得的彩色图像
信号
，经分色、分别放大校正得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R-Y、B-Y，最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这就是我们常用的YUV色彩空间。
[color="#808080"]
  RGB
  RGB中的R G B 都代表什么
Red Green Blue
  YUV (YCrCb)和4:2:2, 4:1:1, 4:2:0
是指亮度信号Y和红/蓝色差信号的抽样格式. 在dv中, ntsc是4:1:1, pal采用4:2:0. 注意, 4:2:0并非蓝色差信号采样为0,而是和4:1:1相比,在水平方向上提高1倍色差采样频率,在垂直方向上以Cr/Cb间隔的方式减小一半色差采样.
   RGB TO YUV转换原理及代码示例
    转自：http://hi.baidu.com/study_then/blog/item/3f04b1c3c36f6954b319a8f7.html
在
[color="#800080"]http://www.ishowu.cn/blog/html/diary/showlog.vm?sid=1&cat_id=2&log_id=9
中有对颜色空间的详细介绍，可以参考上述材料对RGB和YUV颜色空间了解一下。
由于H.264等压缩算法都是在YUV的颜色空间上进行的，所有在进行压缩前，首先要进行颜色空间的转换。如果摄像头采集的资源是RGB的，那么首先要转换成YUV，如果是YUV的，那么要根据压缩器具体支持的YUV格式做数据的重排。本文以RGB24àYUV420(YV12)为例，讲解颜色空间转换的原理。
数据表述方式
以320*240的一帧图像为例RGB24的排列方式如下图所示：
每个像素点有三个字节组成分别表示R,G,B分量上的颜色值。在数据中的表示方式为一个像素 一个像素表示。字节流可以表述如下：
BGRBGRBGRBGRBGR……
|---------------320*240*3-------|
每一个字母表示一个字节，也就是该颜色分量的数值，相邻的三个BGR字节表示一个像素点。在我们做计算时，通常一次取三个字节，也就是一个像素点。
相应的YV12的排列方式如下图所示：
每个像素点都有一个Y分量，每隔一列就有一个U或者V分量，U和V交替出现。YV12的字节流表示方式和RGB24有很大区别，YV12并不是按照像素依次排列的，而是先放置Y空间，然后放置整个V空间，最后放置U空间，那么字节流如下所示：
YYYYYYY……VVVV……UUUU……
|-----320*240----|-320*240/4-|-320*240/4-|
在320*240个字节的Y后，紧跟着320*240/4个V和320*240/4个U。
YV12和RGB24同样都有320*240个像素点，但是在数据结构和字节流上有着很大区别。单纯从数据大小来看，RGB24的数据大小为320*240*3Bytes,而YV12为320*240*1.5Bytes，可见YV12的数据量为RGB24的一半。
转换公式
明白了数据表述方式之后，只要把对应像素点的RGB数值，分别计算成对应的YUV值，然后通过YUV的字节流样式把数据表述出来就可以了，这里，首先介绍一下RGB到YUV转换公式。
     Y= 0.3*R + 0.59*G + 0.11*B
     U= (B-Y) * 0.493
V= (R-Y) * 0.877
同样反过来，YUV转换成RGB的公式如下：
R = Y + 1.14V
G = Y - 0.39U - 0.58V
B = Y + 2.03U
代码示例
下面给出了RGB24到YV12（YUV420）的转换代码示例（C++）：
     uint_8_t * pSrc=;// this is RGB bit stream
     uint_8_t * YUV_Image=new uint_8[320*240*3/2];// YUV420 bit stream
int i=0,j=0;
     int width=320; // width of the RGB image
     int height=240; // height of the RGB image
     int uPos=0, vPos=0;
     for( i=0;i
         bool isU=false;
         if( i%2==0 ) isU=true; // this is a U line
         for( j=0;j
              int pos = width * i + j; // pixel position
              uint_8_t B = pSrc[pos*3];
              uint_8_t G = pSrc[pos*3+1];
              uint_8_t R = pSrc[pos*3+2];
              uint8_t Y= (uint8_t)(0.3*R + 0.59*G + 0.11*B);
              uint8_t U= (uint8_t)((B-Y) * 0.493);
              uint8_t V= (uint8_t)((R-Y) * 0.877);
              YUV_Image[pos] = Y;
              bool isChr=false;  // is this a chroma point
              if( j%2==0 ) isChr=true;
              if( isChr && isU ){
                   YUV_Image[plane+(plane>>2)+uPos]=U;
              }
              if( isChr&& !isU ){
                   YUV_Image[plane+vPos]=V;
              }
         }
}
附件是采样格式编码的具体描述,对于YUV 4:2:0编码方式和上面叙述的比较,根据附件末尾的采样图来看,对于象素320*240的一幅图片,因为在行上是交错的,所以,对于色差分量来说就320/2了,而在列上又是2个Y一个色差的关系,所以240/2了,故一个色差信号的信号大小就为320x240/4了.

       
        文件:rgb2yuv.rar
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