YUV420存儲爲BMP和JPG圖片

YUV420存儲爲BMP和JPG圖片

2016年08月11日 14:52:49 第2夢 閱讀數：14627

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       網上大多數關於YUV420的資料都是關於YUV420P的，很少有YUV420SP的，因爲YUV420SP的UV是交錯存放的，處理起來相對麻煩點，但是YUV420SP也是一種常見格式，因此，在這裏，我將關於YUV420SP格式數據的處理總結下，方便有需要的同志。

 

一、YUV420格式數據介紹

       YUV,分爲三個分量，“Y”表示明亮度，也就是灰度值；“U"和”V"表示的則是色度，作用是描述影像色彩飽和度，用於指定像素的顏色。YUV主流的採樣方式有三種：YUV4：4：4，YUV4：2：2，YUV4：2：0，這裏主要介紹下YUV420。

 

        在YUV420中，一個像素點對應一個Y，一個2X2的小方塊對應一個U和V。對於所有YUV420圖像，它們的Y值排列是完全相同的，因爲只有Y的圖像就是灰度圖像。YUV420又分爲YUV420SP與YUV420P這兩種，這兩種格式的Y分佈是相同的，區別在於UV：YUV420p它是先把U存放完後，再存放V，也就是說UV它們是連續的;而YUV420sp它是UV、UV這樣交替存放的。（他們的內存分佈圖如下，左是YUV420sp,右是YUV420p）

               

 

二、從YUV內存中取數據組方法

       注意YUV是每四個Y對應一個UV,並且YUV420P和YUV420SP的UV的存放格式不同，取法也不同，總的來說，YUV420P的取法簡單，YUV420SP的取法相對複雜點。

1、YUV420SP

 

1. for(int j=0;j<DataHeight;j++)

2. {

3. for(int i=0;i<DataWidth;i++)

4. {

5. y=ybase[i + j * DataWidth];// 每四個y對應一個uv

6. u=ubase[j/2 * DataWidth+(i/2)*2];

7. v=ubase[j/2 * DataWidth+(i/2)*2+1]; //一定要注意是u+1

8. }

9. }

 

 

2、YUV420P

 

1. for(int j=0;j<DataHeight;j++)

2. {

3. for(int i=0;i<DataWidth;i++)

4. {

5. //yyyyyy ... uuuu ...vvv

6. y=ybase[i + j * DataWidth];

7. u=ubase[j/2 * DataWidth/2+(i/2)];

8. v=vbase[j/2 * DataWidth/2+(i/2)];

9. }

10. }

 

上面代碼裏，ybase就是YUV中Y的起始地址，ubase就是u的起始地址，vbase就是v的起始地址。而YUV420SP格式中，V就是U的地址加一；YUV420P中U和V都是連續的。按照上面方法，我們就可以得到每一組YUV數據，然後自己可以將每一組數據保存下來，再進行處理。

 

三、YUV420轉換爲RGB數據

1、轉換公式

R=Y+1.4075*(V-128)
G=Y-0.3455*(U-128) – 0.7169*(V-128)
B=Y+1.779*(U-128)

2.轉換方法

YUV420SP

 

1. for(int j=0;j<DataHeight;j++)

2. {

3. for(int i=0;i<DataWidth;i++)

4. {

5. unsigned char r,g,b;

6. y=ybase[i + j * DataWidth];

7. u=ubase[j/2 * DataWidth+(i/2)*2];

8. v=ubase[j/2 * DataWidth+(i/2)*2+1];

9.  

10. b=(unsigned char)(y+1.779*(u- 128));

11. g=(unsigned char)(y-0.7169*(v - 128)-0.3455*(u - 128));

12. r=(unsigned char)(y+ 1.4075*(v - 128));*/

13. }

14. }

YUV420P

 

 

1. for(int j=0;j<DataHeight;j++)

2. {

3. for(int i=0;i<DataWidth;i++)

4. {

5. unsigned char r,g,b;

6.  

7. y=ybase[i + j * DataWidth];

8. u=ubase[j/2 * DataWidth/2+(i/2)];

9. v=vbase[j/2 * DataWidth/2+(i/2)];

10.  

11. b=(unsigned char)(y+1.779*(u- 128));

12. g=(unsigned char)(y-0.7169*(v - 128)-0.3455*(u - 128));

13. r=(unsigned char)(y+ 1.4075*(v - 128));*/

14. }

15. }

 

 

四、RGB數據存儲爲圖片

注意rgb數據存儲爲bmp和jpg時的不同，將RBG數據存儲爲bmp時，數據是逆序存放，並且不是rgb,而是bgr；當將rgb數據存儲爲jpg時，則不用，不用逆序，數據也還是rgb。

 

1、存儲爲BMP圖片

請看另一篇博客，RGB TO BMP

2、存儲爲JPG圖片

存儲爲JPG圖片要用到一個開運庫，libjpeg,或者libjpeg-turbo，我用的是libjpeg,網上關於這兩個開源庫的資料很多，可以從這個下載編譯好的包，LIBJPEG包

封裝的存儲方法如下：

 

1. int rgb2jpeg(const char * filename, unsigned char* rgbData,int image_width,int image_height,int quality)

2. {

3. struct jpeg_compress_struct jpeg; //identify a compress object

4. struct jpeg_error_mgr jerr; //error information

5.  

6. jpeg.err = jpeg_std_error(&jerr);

7. jpeg_create_compress(&jpeg); //init compress object

8.  

9. FILE* pFile;

10. fopen_s(&pFile,filename,"wb" );

11. if( !pFile ) return 0;

12. jpeg_stdio_dest(&jpeg, pFile);

13.  

14. //compress param set,i just did a simple param set

15. jpeg.client_data=(void*)&pFile;

16. jpeg.image_width = image_width;

17. jpeg.image_height = image_height;

18. jpeg.input_components = 3;

19. jpeg.in_color_space = JCS_RGB;

20. jpeg_set_defaults(&jpeg);

21. //// 指定亮度及色度質量

22. jpeg.q_scale_factor[0] = jpeg_quality_scaling(100);

23. jpeg.q_scale_factor[1] = jpeg_quality_scaling(100);

24. //// 圖像採樣率，默認爲2 * 2

25. jpeg.comp_info[0].v_samp_factor = 2;

26. jpeg.comp_info[0].h_samp_factor = 2;

27. //// set jpeg compress quality

28. jpeg_set_quality(&jpeg, quality, TRUE); //100 is the highest

29.  

30. //start compress

31. jpeg_start_compress(&jpeg, TRUE);

32.  

33. JSAMPROW row_pointer[1];

34.  

35. //from up to down ,set every pixel

36. for( unsigned int i=0;i<jpeg.image_height;i++ )

37. {

38. row_pointer[0] = rgbData+i*jpeg.image_width*3;

39. jpeg_write_scanlines( &jpeg,row_pointer,1 );

40. }

41. //stop compress

42. jpeg_finish_compress(&jpeg);

43.  

44. fclose( pFile );

45. pFile = NULL;

46. jpeg_destroy_compress(&jpeg);

47. return 0;

48. }

 

 

五、YUV數據存儲爲JPG

 

網上有不少關於YUV420數據存儲爲JPG的代碼和博客，但是我用他們的代碼，老是不成功，不是運行不起來，就是效果不好，不過還是表示萬分感謝。

1、YUV420SP

 

1. int yuv420p_to_jpeg(const char * filename, const char* pdata,int image_width,int image_height, int quality)

2. {

3. struct jpeg_compress_struct cinfo;

4. struct jpeg_error_mgr jerr;

5. cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);

6. jpeg_create_compress(&cinfo);

7.  

8. FILE * outfile; // target file

9. if ((outfile = fopen(filename, "wb")) == NULL) {

10. fprintf(stderr, "can't open %s\n", filename);

11. exit(1);

12. }

13. jpeg_stdio_dest(&cinfo, outfile);

14.  

15. cinfo.image_width = image_width; // image width and height, in pixels

16. cinfo.image_height = image_height;

17. cinfo.input_components = 3; // # of color components per pixel

18. cinfo.in_color_space = JCS_YCbCr; //colorspace of input image

19. jpeg_set_defaults(&cinfo);

20. jpeg_set_quality(&cinfo, quality, TRUE );

21.  

22. //////////////////////////////

23. // cinfo.raw_data_in = TRUE;

24. cinfo.jpeg_color_space = JCS_YCbCr;

25. cinfo.comp_info[0].h_samp_factor = 2;

26. cinfo.comp_info[0].v_samp_factor = 2;

27. /////////////////////////

28.  

29. jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE);

30.  

31. JSAMPROW row_pointer[1];

32.  

33. unsigned char *yuvbuf;

34. if((yuvbuf=(unsigned char *)malloc(image_width*3))!=NULL)

35. memset(yuvbuf,0,image_width*3);

36.  

37. unsigned char *ybase,*ubase;

38. ybase=pdata;

39. ubase=pdata+image_width*image_height;

40. int j=0;

41. while (cinfo.next_scanline < cinfo.image_height)

42. {

43. int idx=0;

44. for(int i=0;i<image_width;i++)

45. {

46. yuvbuf[idx++]=ybase[i + j * image_width];

47. yuvbuf[idx++]=ubase[j/2 * image_width+(i/2)*2];

48. yuvbuf[idx++]=ubase[j/2 * image_width+(i/2)*2+1];

49. }

50. row_pointer[0] = yuvbuf;

51. jpeg_write_scanlines(&cinfo, row_pointer, 1);

52. j++;

53. }

54. jpeg_finish_compress(&cinfo);

55. jpeg_destroy_compress(&cinfo);

56. fclose(outfile);

57. return 0;

58. }

 

 

2、YUV420P

其實YUV420P和YUV420SP主要區別就是取數據方式不同，前面對於YUV420P如何取數據已經講得很清楚了，YUV420P存儲爲JPG只需要在上面YUV420SP存儲爲JPG的基礎上改改取數據方法就好了。

 

效果：

這是一張1280X720的圖片，大小385kb,因爲是USB攝像頭，所以圖片質量感覺不是很高，總的來說效果不錯！

 

六、YUV420SP 與 YUV420P相互轉換

       知道了YUV420SP以及YUV420P的內存格式後，互相轉換就不是難事了。

1、YUV420SP TO YUV420P

 

1. int yuv420sp_to_yuv420p(unsigned char * yuv420sp,unsigned char* yuv420p,int width,int height)

2. {

3. if(yuv420sp==NULL)

4. return;

5. int i=0,j=0;

6. //Y

7. for(i=0;i<width*height;i++)

8. {

9. yuv420p[i]=yuv420sp[i];

10. }

11. //U

12. for(int j=0,i=0;j<width*height/2;j+=2,i++)

13. {

14. yuv420p[i + width*height] = yuv420sp[j+width*height];

15. }

16.  

17. //V

18. for(i=0,j=1,j<width*height/2;j+=2,i++)

19. {

20. yuv420p[i+width*height*5/4] = yuv420sp[j+width*height];

21. }

22. }

 

 

2、YUV420P TO YUV420SP

 

1. int yuv420p_to_yuv420sp(unsigned char * yuv420p,unsigned char* yuv420sp,int width,int height)

2. {

3. if(yuv420p==NULL)

4. return;

5. int i=0,j=0;

6. //Y

7. for(i=0;i<width*height;i++)

8. {

9. yuv420sp[i]=yuv420p[i];

10. }

11.  

12. int m=0,n=0;

13. for(int j=0;j<width*height/2;j++)

14. {

15. if(j%2==0)

16. yuv420sp[j+width*height]=yuv420p[m++];

17. else

18. yuv420sp[j+width*height]=yuv420p[n++];

19. }

20. }

 

 

七、參考博客

1、圖文詳解YUV420數據格式

2、使用libjpeg庫將yuv420數據轉換爲jpg圖片 

3、yuv420存儲爲JPG

 

 

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• brk1985： yuvbuf[idx++]=ubase[j/2 * image_width+(i/2)*2]; yuvbuf[idx++]=ubase[j/2 * image_width+(i/2)*2+1]; 應該是 yuvbuf[idx++]=ubase[j/2 * image_width/2+(i/2)*2]; yuvbuf[idx++]=ubase[j/2 * image_width/2+(i/2)*2+1];(3個月前#5樓)收起回覆

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• • 當歸丶回覆 brk1985： 請問爲什麼要這樣改呢 我用的你和博主的都出現問題 說row_pointer傳的無效參數(3個月前)

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• hoodlum1980： 藉助你的代碼的啓發，我已經寫好了對內存中的 YUV420P / YV12 的視頻流數據，在內存中進行矩形摳圖，在內存編碼到 jpg 格式的字節流的方法。~所以還是感謝你的這篇文章啦。(10個月前#4樓)

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• hoodlum1980： 老哥，你這段找的 yuv-jpg 的代碼，裏面都內存泄露了（yuvbuf 都沒有 free 的）。寫這個代碼的人也太不負責任了吧。。細節的地方還開啓了 down-sample，那是縮放用的。還有具體格式（yuv在內存中分佈）的地方就不看啦。哎，不過還是比較感謝你提供的這段代碼給我的啓發。。。(10個月前#3樓)收起回覆