YUV(NV21)图像数据到RGB颜色空间的转换

梦里梦外; 2023-06-16 10:59 1阅读 0赞

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NV21(YUV420)介绍  
YUV\_NV21转BGR代码  
YUV图像 查看工具

本文主要介绍YUV\_NV21颜色空间到RGB(BGR in OpenCV)颜色空间的转换，并给出示例代码，另附YUV图像查看工具。  
NV21(YUV420)介绍  
NV12和NV21属于YUV420格式（每2x2四个Y，共用一组uv），是一种two-plane模式，即Y和UV分为两个Plane，但是UV（CbCr）为交错存储，而不是分为三个plane。先存储所有的Y，然后UV交错存储：NV12先U后V，NV21先V后U。

YUV420sp示例格式如下：

YUV\_NV21转BGR代码  
YUV\_NV21颜色空间到RGB(BGR in OpenCV)颜色空间的转换示例代码如下：

const int width  = 1280;  
const int height = 800;

std::ifstream file\_in;  
file\_in.open("../image\_yuv\_nv21\_1280\_800\_01.raw", std::ios::binary);  
std::filebuf \*p\_filebuf = file\_in.rdbuf();  
size\_t size = p\_filebuf->pubseekoff(0, std::ios::end, std::ios::in);  
p\_filebuf->pubseekpos(0, std::ios::in);

char \*buf\_src = new char\[size\];  
p\_filebuf->sgetn(buf\_src, size);

cv::Mat mat\_src = cv::Mat(height\*1.5, width, CV\_8UC1, buf\_src);  
cv::Mat mat\_dst = cv::Mat(height, width, CV\_8UC3);

cv::cvtColor(mat\_src, mat\_dst, cv::COLOR\_YUV2BGR\_NV21);  
  
转换出的（正确）效果如下：

接下来，我自己按如下逻辑实现该算法，替换掉 OpenCV的 cv::cvtColor(mat\_src, mat\_dst, cv::COLOR\_YUV2BGR\_NV21)

从内存中读取出每个像素的YUV，即 YUV420 --> YUV444  
根据 YUV --> RGB 公式，计算出RGB值  
按 BGR888 的内存分布格式，将RGB值写入内存传给 cv::Mat  
保存图片到本地显示  
实现代码如下：

void yuv\_nv21\_to\_rgb(unsigned char rgb\[\], char yuv\[\], int width, int height) \{

int total = width \* height;  
    char Y, U, V;  
    unsigned char R, G, B;  
    int index = 0;

for (int h = 0; h < height; h++) \{  
        for (int w = 0; w < width; w++) \{

Y = yuv\[h \* width + w\];  
            if ((w & 1) == 0)  
                V = yuv\[total + (h >> 1) \* width + w\];  
            if ((w & 1) == 1)  
                U = yuv\[total + (h >> 1) \* width + w - 1\];

// OpenCV YCrCb --> RGB  
            //B = Y + 1.773\*(U-128);  
            //G = Y - 0.714\*(V-128) - 0.344\*(U-128);  
            //R = Y + 1.403\*(V-128);

// YUV-->RGB for HDTV(BT.601)  
            //B = Y + 2.03211\*(U-128);  
            //G = Y - 0.39465\*(U-128) - 0.5806\*(V-128);  
            //R = Y + 1.13983\*(V-128);

// YUV-->RGB for HDTV(BT.709)  
            //B = Y + 2.12798\*(U-128);  
            //G = Y - 0.21482\*(U-128) - 0.38059\*(V-128);  
            //R = Y + 1.28033\*(V-128);

// YCbCr-->RGB  
            B = 1.164\*(Y-16) + 2.018\*(U-128);  
            G = 1.164\*(Y-16) - 0.813\*(U-128) - 0.391\*(V-128);  
            R = 1.164\*(Y-16) + 1.596\*(V-128);

if (R < 0) R = 0; else if (R > 255) R = 255;  
            if (G < 0) G = 0; else if (G > 255) G = 255;  
            if (B < 0) B = 0; else if (B > 255) B = 255;

rgb\[index++\] = B;  
            rgb\[index++\] = G;  
            rgb\[index++\] = R;  
        \}  
    \}  
\}  
  
该代码中试了几种 YUV --> RGB 的算法，效果最好的即上面使用（未注释）的代码，转换结果如下：

欢迎各位同学指正，找出效果不好的原因，并解决问题，谢谢～

在StackOverflow回答的问题：Converting YUV into BGR or RGB in OpenCV  
整个工程可参见我的Github工程：https://github.com/chenguang055/cgocv\_app/tree/master/image\_convertor ，可在此提交 Issue  
本代码 测试yuv raw图像 可在此下载：https://download.csdn.net/download/u011178262/10791506  
YUV图像 查看工具  
RAW pixels viewer (online)  
vooya  
Datahammer 7yuv (windows)  
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