yuvrgb互转公式及算法..docx

1 前言??????? 自然界的颜色千变万化，为了给颜色一个量化的衡量标准，就需要建立色彩空间模型来描述各种各样的颜色，由于人对色彩的感知是一个复杂的生理和心理联合作用的过程，所以在不同的应用领域中为了更好更准确的满足各自的需求，就出现了各种各样的色彩空间模型来量化的描述颜色。我们比较常接触到的就包括 RGB / CMYK / YIQ / YUV / HSI等等。??????? 对于数字电子多媒体领域来说，我们经常接触到的色彩空间的概念，主要是RGB , YUV这两种（实际上，这两种体系包含了许多种具体的颜色表达方式和模型，如sRGB, Adobe RGB, YUV422, YUV420 …）, RGB是按三基色加光系统的原理来描述颜色，而YUV则是按照亮度，色差的原理来描述颜色。??????? 即使只是RGB YUV这两大类色彩空间，所涉及到的知识也是十分丰富复杂的，自知不具备足够的相关专业知识，所以本文主要针对工程领域的应用及算法进行讨论。2 YUV相关色彩空间模型2.1 YUV 与 YIQ YcrCb??????? 对于YUV模型，实际上很多时候，我们是把它和YIQ / YCrCb模型混为一谈的。??????? 实际上,YUV模型用于PAL制式的电视系统，Y表示亮度，UV并非任何单词的缩写。??????? YIQ模型与YUV模型类似，用于NTSC制式的电视系统。YIQ颜色空间中的I和Q分量相当于将YUV空间中的UV分量做了一个33度的旋转。??????? YCbCr颜色空间是由YUV颜色空间派生的一种颜色空间，主要用于数字电视系统中。从RGB到YCbCr的转换中，输入、输出都是8位二进制格式。??????? 三者与RGB的转换方程如下：??????? RGB - YUV：??????? 实际上也就是：Y=0.30R+0.59G+0.11B ， U=0.493(B－Y) ， V=0.877(R－Y)??????? RGB - YIQ：?????? RGB - YCrCb：??????? 从公式中，我们关键要理解的一点是，UV / CbCr信号实际上就是蓝色差信号和红色差信号，进而言之，实际上一定程度上间接的代表了蓝色和红色的强度，理解这一点对于我们理解各种颜色变换处理的过程会有很大的帮助。??????? 我们在数字电子多媒体领域所谈到的YUV格式，实际上准确的说，是以YcrCb色彩空间模型为基础的具有多种存储格式的一类颜色模型的家族（包括YUV444 / YUV422 / YUV420 / YUV420P等等）。并不是传统意义上用于PAL制模拟电视的YUV模型。这些YUV模型的区别主要在于UV数据的采样方式和存储方式，这里就不详述。??????? 而在Camera Sensor中，最常用的YUV模型是 YUV422格式，因为它采用4个字节描述两个像素，能和RGB565模型比较好的兼容。有利于Camera Sensor和Camera controller的软硬件接口设计。3 YUV2RGB快速算法分析??????? 这里指的YUV实际是YcrCb了，YUV2RGB的转换公式本身是很简单的，但是牵涉到浮点运算，所以，如果要实现快速算法，算法结构本身没什么好研究的了，主要是采用整型运算或者查表来加快计算速度。首先可以推导得到转换公式为：??????? R = Y + 1.4075 *（V-128）?????? G = Y – 0.3455 *（U –128） – 0.7169 *（V –128）?????? B = Y + 1.779 *（U – 128）3.1 整型算法?????? 要用整型运算代替浮点运算，当然是要用移位的办法了，我们可以很容易得到下列算法：??????? u = YUVdata[UPOS] - 128;?????? v = YUVdata[VPOS] - 128;??????? rdif = v + ((v * 103) 8);??????? invgdif = ((u * 88) 8) +((v * 183) 8);?????? bdif = u +( (u*198) 8);?????? r = YUVdata[YPOS] + rdif;?????? g = YUVdata[YPOS] - invgdif;?????? b = YUVdata[YPOS] + bdif;为了防止出现溢出，还需要判错计算的结果是否在0-255范围内，做类似下面的判断。???????? if (r255)???????????? r=255;?????? if (r0)???????????? r=0;??????? 要从RGB24转换成RGB565数据还要做移位和或运算：???????? RGBdata[1] =(