YUV格式具有亮度信息和色彩信息分离的特点，但大多数图像处理操作都是基于RGB格式。
因此当要对图像进行后期处理显示时，需要把YUV格式转换成RGB格式。
RGB与YUV的变换公式如下：
YUV(256 级别) 可以从8位 RGB 直接计算：
Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B
U = - 0.1687 R - 0.3313 G + 0.5 B + 128
V = 0.5 R - 0.4187 G - 0.0813 B + 128
反过来，RGB 也可以直接从YUV (256级别) 计算:
R = Y + 1.402 (Cr-128)
G = Y - 0.34414 (Cb-128) - 0.71414 (Cr-128)
B = Y + 1.772 (Cb-128)
YUV格式比较多，下面以YV12格式为例，说明YV12格式转化成RGB24格式的方法。
其基本思路是按照RGB与YUV的变换公式进行逐像素的计算，但具体实现过程中，优化方法和技巧影响最终的转换效率。
说明：为了方便查看转换后的结果，在实现过程中，是BGR24格式代替RGB24格式，其转换过程是不变。
1. 基本实现
按照YUV与RGB的变换公式，逐像素访问Y、U、V分量的值，并转换成RGB。
bool YV12ToBGR24_Native(unsigned char* pYUV,unsigned char* pBGR24,int width,int height)
{
if (width < || height < || pYUV == NULL || pBGR24 == NULL)
return false;
const long len = width * height;
unsigned char* yData = pYUV;
unsigned char* vData = &yData[len];
unsigned char* uData = &vData[len >> ]; int bgr[];
int yIdx,uIdx,vIdx,idx;
for (int i = ;i < height;i++){
for (int j = ;j < width;j++){
yIdx = i * width + j;
vIdx = (i/) * (width/) + (j/);
uIdx = vIdx; bgr[] = (int)(yData[yIdx] + 1.732446 * (uData[vIdx] - )); // b分量
bgr[] = (int)(yData[yIdx] - 0.698001 * (uData[uIdx] - ) - 0.703125 * (vData[vIdx] - )); // g分量
bgr[] = (int)(yData[yIdx] + 1.370705 * (vData[uIdx] - )); // r分量 for (int k = ;k < ;k++){
idx = (i * width + j) * + k;
if(bgr[k] >= && bgr[k] <= )
pBGR24[idx] = bgr[k];
else
pBGR24[idx] = (bgr[k] < )?:;
}
}
}
return true;
}
2. 基于查表法的实现
逐一访问像素，进行浮点运算，比较耗时，因而利用空间换时间思路，以查找表来替代转换过程中的一些计算。
优化过程可参考：http://blog.csdn.net/colorant/article/details/1913162/
static int Table_fv1[] = { -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -,-, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , };
static int Table_fv2[] = { -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , };
static int Table_fu1[] = { -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , };
static int Table_fu2[] = { -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, -, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , };
bool YV12ToBGR24_Table(unsigned char* pYUV,unsigned char* pBGR24,int width,int height)
{
if (width < || height < || pYUV == NULL || pBGR24 == NULL)
return false;
const long len = width * height;
unsigned char* yData = pYUV;
unsigned char* vData = &yData[len];
unsigned char* uData = &vData[len >> ];
int bgr[];
int yIdx,uIdx,vIdx,idx;
int rdif,invgdif,bdif;
for (int i = ;i < height;i++){
for (int j = ;j < width;j++){
yIdx = i * width + j;
vIdx = (i/) * (width/) + (j/);
uIdx = vIdx;
rdif = Table_fv1[vData[vIdx]];
invgdif = Table_fu1[uData[uIdx]] + Table_fv2[vData[vIdx]];
bdif = Table_fu2[uData[uIdx]];
bgr[] = yData[yIdx] + bdif;
bgr[] = yData[yIdx] - invgdif;
bgr[] = yData[yIdx] + rdif;
for (int k = ;k < ;k++){
idx = (i * width + j) * + k;
if(bgr[k] >= && bgr[k] <= )
pBGR24[idx] = bgr[k];
else
pBGR24[idx] = (bgr[k] < )?:;
}
}
}
return true;
}
3. 基于OpenCV的实现
利用OpenCV提供的转换函数实现YUV到RGB的转换，实现简单方便。实现过程，只需要合理构造包含YUV数据的Mat，具体实现方法如下。
bool YV12ToBGR24_OpenCV(unsigned char* pYUV,unsigned char* pBGR24,int width,int height)
{
if (width < || height < || pYUV == NULL || pBGR24 == NULL)
return false;
Mat dst(height,width,CV_8UC3,pBGR24);
Mat src(height + height/,width,CV_8UC1,pYUV);
cvtColor(src,dst,CV_YUV2BGR_YV12);
return true;
}
4. 基于FFmpeg的实现
利用FFmpeg中swscale实现YUV到RGB的转换，实现过程中，需要构造AVPicture结构，具体实现方法如下。
bool YV12ToBGR24_FFmpeg(unsigned char* pYUV,unsigned char* pBGR24,int width,int height)
{
if (width < || height < || pYUV == NULL || pBGR24 == NULL)
return false;
//int srcNumBytes,dstNumBytes;
//uint8_t *pSrc,*pDst;
AVPicture pFrameYUV,pFrameBGR; //pFrameYUV = avpicture_alloc();
//srcNumBytes = avpicture_get_size(PIX_FMT_YUV420P,width,height);
//pSrc = (uint8_t *)malloc(sizeof(uint8_t) * srcNumBytes);
avpicture_fill(&pFrameYUV,pYUV,PIX_FMT_YUV420P,width,height); //U,V互换
uint8_t * ptmp=pFrameYUV.data[];
pFrameYUV.data[]=pFrameYUV.data[];
pFrameYUV.data []=ptmp; //pFrameBGR = avcodec_alloc_frame();
//dstNumBytes = avpicture_get_size(PIX_FMT_BGR24,width,height);
//pDst = (uint8_t *)malloc(sizeof(uint8_t) * dstNumBytes);
avpicture_fill(&pFrameBGR,pBGR24,PIX_FMT_BGR24,width,height); struct SwsContext* imgCtx = NULL;
imgCtx = sws_getContext(width,height,PIX_FMT_YUV420P,width,height,PIX_FMT_BGR24,SWS_BILINEAR,,,); if (imgCtx != NULL){
sws_scale(imgCtx,pFrameYUV.data,pFrameYUV.linesize,,height,pFrameBGR.data,pFrameBGR.linesize);
if(imgCtx){
sws_freeContext(imgCtx);
imgCtx = NULL;
}
return true;
}
else{
sws_freeContext(imgCtx);
imgCtx = NULL;
return false;
}
}
5. 基于Pinknoise的实现
参考资料：http://wss.co.uk/pinknoise/yuv2rgb/
下载上述网站提供的yuv2rgb代码，利用yuv420_2_rgb888函数即可实现YUV到RGB的转换。
bool YV12ToBGR24_Pinknoise(unsigned char* pYUV,unsigned char* pBGR24,int width,int height)
{
if (width < || height < || pYUV == NULL || pBGR24 == NULL)
return false;
unsigned char *yData = pYUV;
unsigned char *vData = &pYUV[width * height];
unsigned char *uData = &vData[width * height >> ];
yuv420_2_rgb888(pBGR24,yData,uData,vData,width,height,width,width>>,width*,yuv2rgb565_table,);
return true;
}
6. 转换效率分析
测试序列：1920*1080
测试环境：OpenCV2.4.8, FFmpeg2.0, YUV2RGB v0.03
|
Method |
Time(ms) |
|
YV12ToBGR24_Native |
83.7263 |
|
YV12ToBGR24_Table |
54.2376 |
|
YV12ToBGR24_OpenCV |
26.0529 |
|
YV12ToBGR24_FFmpeg |
3.41499 |
|
YV12ToBGR24_Pinknoise |
14.1215 |
由上述表格可以看出，基于FFmpeg的格式转换效率最高，利用查找表法可以提高转换效率，但基于查找表法的转换效率有待进一步优化提升。
后续应关注于FFmpeg其格式转换的算法实现，抽取其实现代码，使格式转换不依赖于FFmpeg库。
参考资料：