数据压缩原理实验1_彩色空间转换实验(yuv转rgb)

数据压缩原理实验1_彩色空间转换实验(yuv转rgb)

一、本实验涉及到的基本原理

(1)RGB转为YUV

Y  =   0.299*R + 0.587*G + 0.114*B

B-Y =  -0.299*R + 0.413*G - 0.114*B

R-Y =   0.701*R - 0.587*G - 0.114*B

为了使色差信号的动态范围控制在-0.5至0.5之间，需要进行归一化，所以对色差信号引入了压缩系数。

归一化后的色差信号为：

U = 0.492*(B- Y) =  -0.147*R - 0.289*G + 0.436*B

V = 0.877*(R- Y) =   0.615*R - 0.515*G - 0.100*B

色差信号经过归一化处理后，动态范围控制在-0.5—0.5，让色差零电平对应码电平128，色差信号总共占225个量化级。

在256级上端留15级，下端留16级作为信号超越动态范围的保护带，因此真正在代码中所实现的UV转换公式如下：

U =  -0.1684*R - 0.3316*G + 0.5*B   + 128

V =     0.5*R - 0.4187*G - 0.0813*B + 128

(2)YUV转RGB

R = Y + 1.140*V

G = Y - 0.394*U - 0.581*V

B = Y + 2.032*U

同样经过归一化处理，使其动态范围控制在-0.5—0.5之间，并让零电平对应码电平128，因此在代码中真正的RGB转换公式如下：

R=Y+1.1402*(V-128)

G=Y-0.34414*(U-128)-0.71414*(V-128)

B=Y+1.772*(U-128)

(3)YUV文件和RGB文件

YUV420文件是指4:2:0格式即色差信号UV在水平方向和水平方向上的取样点数均为亮度信号Y的一半，因此UV的取样频率为Y取样频率的四分之一。

YUV文件在存储上按先把一帧图像中每个像素的Y先存储再存储UV信号，存储方式如下：

RGB文件中每个像素都是由红绿蓝三色混合所得，需要注意的是在文件存储中每个像素按BGR进行逐个存储，存储方式如下：