YUV转为IplImage格式(I420和YV12)

最新推荐文章于 2022-08-30 15:22:40 发布

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本文详细介绍了YUV颜色空间与IPLImage之间的转换过程，包括YUV420转IplImage的两种方式：一种是采用OpenCV转换，另一种是使用数学转换方法。同时，文章还对比了YV12与I420两种YUV格式的存储差异，并提供了从YV12转IplImage的具体实现。通过阅读本文，读者可以深入理解图像颜色空间转换和数据处理的基本原理。

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一、YUV简介
    一般来说，直接采集到的视频数据是RGB24的格式，RGB24一帧的大小size=width×heigth×3 Byte，RGB32的size=width×heigth×4 Byte，如果是I420（即YUV标准格式4：2：0）的数据量是 size=width×heigth×1.5 Byte。在采集到RGB24数据后，需要对这个格式的数据进行第一次压缩。即将图像的颜色空间由RGB24转化为IYUV。因为，X264在进行编码的时候需要标准的YUV（4：2：0）。但是这里需要注意的是，虽然YV12也是（4：2：0），但是YV12和I420的却是不同的，在存储空间上面有些区别。如下：
    YV12 ：亮度（行×列） + V（行×列/4) + U（行×列/4）
    I420 ：亮度（行×列） + U（行×列/4) + V（行×列/4）
可以看出，YV12和I420基本上是一样的，就是UV的顺序不同。
    YUV420p 和 YUV420的区别在于存储格式上有区别：
    YUV420p：yyyyyyyy uuuu vvvvv
    YUV420： yuv yuv yuv
    另外，需要注意的是海康设备回调数据类型为YV12格式；而大华设备回调数据类型为YUV420格式。

二、YUV420转IplImage

采用OpenCV转换的方式，代码如下：

[cpp] view plain copy

IplImage* YUV420_To_IplImage_Opencv(unsigned char* pYUV420, int width, int height)
{
if (!pYUV420)
{
return NULL;
}
IplImage *yuvimage,*rgbimg,*yimg,*uimg,*vimg,*uuimg,*vvimg;
int nWidth = width;
int nHeight = height;
rgbimg = cvCreateImage(cvSize(nWidth, nHeight),IPL_DEPTH_8U,3);
yuvimage = cvCreateImage(cvSize(nWidth, nHeight),IPL_DEPTH_8U,3);
yimg = cvCreateImageHeader(cvSize(nWidth, nHeight),IPL_DEPTH_8U,1);
uimg = cvCreateImageHeader(cvSize(nWidth/2, nHeight/2),IPL_DEPTH_8U,1);
vimg = cvCreateImageHeader(cvSize(nWidth/2, nHeight/2),IPL_DEPTH_8U,1);
uuimg = cvCreateImage(cvSize(nWidth, nHeight),IPL_DEPTH_8U,1);
vvimg = cvCreateImage(cvSize(nWidth, nHeight),IPL_DEPTH_8U,1);
cvSetData(yimg,pYUV420, nWidth);
cvSetData(uimg,pYUV420+nWidth*nHeight, nWidth/2);
cvSetData(vimg,pYUV420+long(nWidth*nHeight*1.25), nWidth/2);
cvResize(uimg,uuimg,CV_INTER_LINEAR);
cvResize(vimg,vvimg,CV_INTER_LINEAR);
cvMerge(yimg,uuimg,vvimg,NULL,yuvimage);
cvCvtColor(yuvimage,rgbimg,CV_YCrCb2RGB);
cvReleaseImage(&uuimg);
cvReleaseImage(&vvimg);
cvReleaseImageHeader(&yimg);
cvReleaseImageHeader(&uimg);
cvReleaseImageHeader(&vimg);
cvReleaseImage(&yuvimage);
if (!rgbimg)
{
return NULL;
}
return rgbimg;
}

采用数学转换的方式，代码如下：

[cpp] view plain copy

bool YUV420_To_BGR24(unsigned char *puc_y, unsigned char *puc_u, unsigned char *puc_v, unsigned char *puc_rgb, int width_y, int height_y)
{
if (!puc_y || !puc_u || !puc_v || !puc_rgb)
{
return false;
}
//初始化变量
int baseSize = width_y * height_y;
int rgbSize = baseSize * 3;
BYTE* rgbData = new BYTE[rgbSize];
memset(rgbData, 0, rgbSize);
/* 变量声明 */
int temp = 0;
BYTE* rData = rgbData; //r分量地址
BYTE* gData = rgbData + baseSize; //g分量地址
BYTE* bData = gData + baseSize; //b分量地址
int uvIndex =0, yIndex =0;
//YUV->RGB 的转换矩阵
//double Yuv2Rgb[3][3] = {1, 0, 1.4022,
// 1, -0.3456, -0.7145,
// 1, 1.771, 0};
for(int y=0; y < height_y; y++)
{
for(int x=0; x < width_y; x++)
{
uvIndex = (y>>1) * (width_y>>1) + (x>>1);
yIndex = y * width_y + x;
/* r分量 */
temp = (int)(puc_y[yIndex] + (puc_v[uvIndex] - 128) * 1.4022);
rData[yIndex] = temp<0 ? 0 : (temp > 255 ? 255 : temp);
/* g分量 */
temp = (int)(puc_y[yIndex] + (puc_u[uvIndex] - 128) * (-0.3456) +
(puc_v[uvIndex] - 128) * (-0.7145));
gData[yIndex] = temp < 0 ? 0 : (temp > 255 ? 255 : temp);
/* b分量 */
temp = (int)(puc_y[yIndex] + (puc_u[uvIndex] - 128) * 1.771);
bData[yIndex] = temp < 0 ? 0 : (temp > 255 ? 255 : temp);
}
}
//将R,G,B三个分量赋给img_data
int widthStep = width_y*3;
for (int y = 0; y < height_y; y++)
{
for (int x = 0; x < width_y; x++)
{
puc_rgb[y * widthStep + x * 3 + 2] = rData[y * width_y + x]; //R
puc_rgb[y * widthStep + x * 3 + 1] = gData[y * width_y + x]; //G
puc_rgb[y * widthStep + x * 3 + 0] = bData[y * width_y + x]; //B
}
}
if (!puc_rgb)
{
return false;
}
delete [] rgbData;
return true;
}
IplImage* YUV420_To_IplImage(unsigned char* pYUV420, int width, int height)
{
if (!pYUV420)
{
return NULL;
}
//初始化变量
int baseSize = width*height;
int imgSize = baseSize*3;
BYTE* pRGB24 = new BYTE[imgSize];
memset(pRGB24, 0, imgSize);
/* 变量声明 */
int temp = 0;
BYTE* yData = pYUV420; //y分量地址
BYTE* uData = pYUV420 + baseSize; //u分量地址
BYTE* vData = uData + (baseSize>>2); //v分量地址
if(YUV420_To_BGR24(yData, uData, vData, pRGB24, width, height) == false || !pRGB24)
{
return NULL;
}
IplImage *image = cvCreateImage(cvSize(width, height), 8,3);
memcpy(image->imageData, pRGB24, imgSize);
if (!image)
{
return NULL;
}
delete [] pRGB24;
return image;
}

三、YV12转IplImage

[cpp] view plain copy

//YV12转为BGR24数据
bool YV12_To_BGR24(unsigned char* pYV12, unsigned char* pRGB24,int width, int height)
{
if(!pYV12 || !pRGB24)
{
return false;
}
const long nYLen = long(height * width);
const int halfWidth = (width>>1);
if(nYLen<1 || halfWidth<1)
{
return false;
}
// yv12's data structure
// |WIDTH |
// y......y--------
// y......y HEIGHT
// y......y
// y......y--------
// v..v
// v..v
// u..u
// u..u
unsigned char* yData = pYV12;
unsigned char* vData = &yData[nYLen];
unsigned char* uData = &vData[nYLen>>2];
if(!uData || !vData)
{
return false;
}
// Convert YV12 to RGB24
int rgb[3];
int i, j, m, n, x, y;
m = -width;
n = -halfWidth;
for(y=0; y<height;y++)
{
m += width;
if(!(y % 2))
n += halfWidth;
for(x=0; x<width;x++)
{
i = m + x;
j = n + (x>>1);
rgb[2] = int(yData[i] + 1.370705 * (vData[j] - 128)); // r
rgb[1] = int(yData[i] - 0.698001 * (uData[j] - 128) - 0.703125 * (vData[j] - 128)); // g
rgb[0] = int(yData[i] + 1.732446 * (uData[j] - 128)); // b
//j = nYLen - iWidth - m + x;
//i = (j<<1) + j; //图像是上下颠倒的
j = m + x;
i = (j<<1) + j;
for(j=0; j<3; j++)
{
if(rgb[j]>=0 && rgb[j]<=255)
pRGB24[i + j] = rgb[j];
else
pRGB24[i + j] = (rgb[j] < 0)? 0 : 255;
}
}
}
if (pRGB24 == NULL)
{
return false;
}
return true;
}
IplImage* YV12_To_IplImage(unsigned char* pYV12, int width, int height)
{
if (!pYV12)
{
return NULL;
}
int sizeRGB = width* height *3;
unsigned char* pRGB24 = new unsigned char[sizeRGB];
memset(pRGB24, 0, sizeRGB);
if(YV12_To_BGR24(pYV12, pRGB24 ,width, height) == false || (!pRGB24))
{
return NULL;
}
IplImage* pImage = cvCreateImage(cvSize(width, height), 8, 3);
if(!pImage)
{
return NULL;
}
memcpy(pImage->imageData, pRGB24, sizeRGB);
if (!(pImage->imageData))
{
return NULL;
}
delete [] pRGB24;
return pImage;
}