分析rgb和yuv文件的三个通道的概率分布,并计算各自的熵

本文通过计算RGB和YUV两种颜色空间下各通道的概率分布及熵值,揭示了YUV格式相较于RGB格式具有更高的压缩效率。

分析rgb和yuv文件的三个通道的概率分布,并计算各自的熵

rgb文件

#include<iostream>
#include<math.h>
using namespace std;

#define RES 256*256

int main()
{
    unsigned char r[RES] = {0},g[RES] = {0},b[RES] = {0};
    double Hr = 0, Hg = 0, Hb = 0;

    FILE *RGB_BUFFER;
    fopen_s(&RGB_BUFFER, "down.rgb", "rb");
    
	unsigned char a[RES * 3] = {0};
    fread(a, 1, RES * 3, RGB_BUFFER);
    
	for (int i = 0,j = 0 ; j < RES*3 ; i++, j += 3)
    {
        b[i] = a[j];
        g[i] = a[j + 1];
        r[i] = a[j + 2];
    }
	
	double r1[256] = {0},g1[256] = {0},b1[256] = {0};
    
	for (int i = 0; i < RES; i++)
    {
        r1[r[i]]++; 
        g1[g[i]]++;
        b1[b[i]]++;
    }
    for (int i = 0; i < 256; i++)
    {
        r1[i] = r1[i] / (RES);
        g1[i] = g1[i] / (RES);
        b1[i] = b1[i] / (RES);
    }
    for (int i = 0; i < 256; i++)
    {
		if (r1[i] != 0) 
		{ 
			Hr += -r1[i] * log(r1[i])/log(2*1.0);
		}
        if (g1[i] != 0) 
		{ 
			Hg += -g1[i] * log(g1[i])/log(2*1.0);
		}
        if (b1[i] != 0) 
		{
			Hb += -b1[i] * log(b1[i])/log(2*1.0);
		}
    }
    printf("H(r)=%f\nH(g)=%f\nH(b)=%f\n",Hr,Hg,Hb);
   
	getchar();
    
    return 0;
}

执行结果
在这里插入图片描述

YUV文件

#include<iostream>
#include<math.h>
using namespace std;

#define RES 256*256

int main()
{
    unsigned char y[RES] = {0},u[RES/4] = {0},v[RES/4] = {0};
    double Hy = 0, Hu = 0, Hv = 0;

    FILE *YUV_BUFFER;
    fopen_s(&YUV_BUFFER, "down.yuv", "rb");

	unsigned char a[98304];     //RES*1.5 = 98304
    fread(a, 1, RES * 1.5, YUV_BUFFER);
    
	for (int i = 0 ; i < RES ; i++)
    {
		y[i] = a[i];
    }
	for (int i = RES ; i < RES*1.25 ; i++)
	{
		u[i - RES] = a[i];
		v[i - RES] = a[i + 16384];    //RES*0.25 = 16384
	}

	double y1[256] = {0},u1[256] = {0},v1[256] = {0};
    
	for (int i = 0; i < RES; i++)
    {
        y1[y[i]]++; 
    }

	for (int i = 0; i < RES/4; i++)
    {
        u1[u[i]]++;
        v1[v[i]]++;
    }
    
	for (int i = 0; i < 256; i++)
    {
        y1[i] = y1[i] / (RES);
        u1[i] = u1[i] / (RES/4);
        v1[i] = v1[i] / (RES/4);
    }
    for (int i = 0; i < 256; i++)
    {
		if (y1[i] != 0) 
		{ 
			Hy += -y1[i] * log(y1[i])/log(2*1.0); 
		}
        if (u1[i] != 0) 
		{ 
			Hu += -u1[i] * log(u1[i])/log(2*1.0); 
		}
        if (v1[i] != 0) 
		{ 
			Hv += -v1[i] * log(v1[i])/log(2*1.0); 
		}
    }
    printf("H(y)=%f\nH(u)=%f\nH(v)=%f\n",Hy,Hu,Hv);
   
	getchar();
    
    return 0;
}

执行结果
在这里插入图片描述

总结

YUV三轨道熵值都比RGB三轨道熵值低,压缩程度较高。

先看效果: https://renmaiwang.cn/s/jkhfz Hue系列产品将具备高度的个性化定制能力,且借助内置红、蓝、绿三原色LED的灯泡,能够混合生成1600万种不同色彩的灯光。 整个操作流程完全由安装于iPhone上的应用程序进行管理。 这一创新举措为智能照明控制领域带来了新的启示,国内相关领域的从业者也积极投身于相关研究。 鉴于Hue产品采用WiFi无线连接方式,而国内WiFi网络尚未全面覆盖,本研究选择应用更为普及的蓝牙技术,通过手机蓝牙与单片机进行数据交互,进而产生可调节占空比的PWM信号,以此来控制LED驱动电路,实现LED的调光功能以及DIY调色方案。 本文重点阐述了一种基于手机蓝牙通信的LED灯设计方案,该方案受到飞利浦Hue智能灯泡的启发,但考虑到国内WiFi网络的覆盖限制,故而选用更为通用的蓝牙技术。 以下为相关技术细节的详尽介绍:1. **智能照明控制系统**:智能照明控制系统允许用户借助手机应用程序实现远程控制照明设备,提供个性化的调光及色彩调整功能。 飞利浦Hue作为行业领先者,通过红、蓝、绿三原色LED的混合,能够呈现1600万种颜色,实现了全面的定制化体验。 2. **蓝牙通信技术**:蓝牙技术是一种低成本、短距离的无线传输方案,工作于2.4GHz ISM频段,具备即插即用强抗干扰能力。 蓝牙协议栈由硬件层软件层构成,提供通用访问Profile、服务发现应用Profile以及串口Profiles等丰富功能,确保不同设备的良好互操作性。 3. **脉冲宽度调制调光**:脉冲宽度调制(PWM)是一种高效能的调光方式,通过调节脉冲宽度来控制LED的亮度。 当PWM频率超过200Hz时,人眼无法察觉明显的闪烁现象。 占空比指的...
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