YUV420存储为BMP和JPG图片

YUV420存储为BMP和JPG图片

2016年08月11日 14:52:49 第2梦 阅读数：14627

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       网上大多数关于YUV420的资料都是关于YUV420P的，很少有YUV420SP的，因为YUV420SP的UV是交错存放的，处理起来相对麻烦点，但是YUV420SP也是一种常见格式，因此，在这里，我将关于YUV420SP格式数据的处理总结下，方便有需要的同志。

 

一、YUV420格式数据介绍

       YUV,分为三个分量，“Y”表示明亮度，也就是灰度值；“U"和”V"表示的则是色度，作用是描述影像色彩饱和度，用于指定像素的颜色。YUV主流的采样方式有三种：YUV4：4：4，YUV4：2：2，YUV4：2：0，这里主要介绍下YUV420。

 

        在YUV420中，一个像素点对应一个Y，一个2X2的小方块对应一个U和V。对于所有YUV420图像，它们的Y值排列是完全相同的，因为只有Y的图像就是灰度图像。YUV420又分为YUV420SP与YUV420P这两种，这两种格式的Y分布是相同的，区别在于UV：YUV420p它是先把U存放完后，再存放V，也就是说UV它们是连续的;而YUV420sp它是UV、UV这样交替存放的。（他们的内存分布图如下，左是YUV420sp,右是YUV420p）

               

 

二、从YUV内存中取数据组方法

       注意YUV是每四个Y对应一个UV,并且YUV420P和YUV420SP的UV的存放格式不同，取法也不同，总的来说，YUV420P的取法简单，YUV420SP的取法相对复杂点。

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];// 每四个y对应一个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. }

 

上面代码里，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都是连续的。按照上面方法，我们就可以得到每一组YUV数据，然后自己可以将每一组数据保存下来，再进行处理。

 

三、YUV420转换为RGB数据

1、转换公式

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

2.转换方法

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数据存储为图片

注意rgb数据存储为bmp和jpg时的不同，将RBG数据存储为bmp时，数据是逆序存放，并且不是rgb,而是bgr；当将rgb数据存储为jpg时，则不用，不用逆序，数据也还是rgb。

 

1、存储为BMP图片

请看另一篇博客，RGB TO BMP

2、存储为JPG图片

存储为JPG图片要用到一个开运库，libjpeg,或者libjpeg-turbo，我用的是libjpeg,网上关于这两个开源库的资料很多，可以从这个下载编译好的包，LIBJPEG包

封装的存储方法如下：

 

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. //// 指定亮度及色度质量

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

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

24. //// 图像采样率，默认为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数据存储为JPG

 

网上有不少关于YUV420数据存储为JPG的代码和博客，但是我用他们的代码，老是不成功，不是运行不起来，就是效果不好，不过还是表示万分感谢。

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

其实YUV420P和YUV420SP主要区别就是取数据方式不同，前面对于YUV420P如何取数据已经讲得很清楚了，YUV420P存储为JPG只需要在上面YUV420SP存储为JPG的基础上改改取数据方法就好了。

 

效果：

这是一张1280X720的图片，大小385kb,因为是USB摄像头，所以图片质量感觉不是很高，总的来说效果不错！

 

六、YUV420SP 与 YUV420P相互转换

       知道了YUV420SP以及YUV420P的内存格式后，互相转换就不是难事了。

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、参考博客

1、图文详解YUV420数据格式

2、使用libjpeg库将yuv420数据转换为jpg图片 

3、yuv420存储为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]; 应该是 yuvbuf[idx++]=ubase[j/2 * image_width/2+(i/2)*2]; yuvbuf[idx++]=ubase[j/2 * image_width/2+(i/2)*2+1];(3个月前#5楼)收起回复

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• • 当归丶回复 brk1985： 请问为什么要这样改呢 我用的你和博主的都出现问题 说row_pointer传的无效参数(3个月前)

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• hoodlum1980： 借助你的代码的启发，我已经写好了对内存中的 YUV420P / YV12 的视频流数据，在内存中进行矩形抠图，在内存编码到 jpg 格式的字节流的方法。~所以还是感谢你的这篇文章啦。(10个月前#4楼)

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• hoodlum1980： 老哥，你这段找的 yuv-jpg 的代码，里面都内存泄露了（yuvbuf 都没有 free 的）。写这个代码的人也太不负责任了吧。。细节的地方还开启了 down-sample，那是缩放用的。还有具体格式（yuv在内存中分布）的地方就不看啦。哎，不过还是比较感谢你提供的这段代码给我的启发。。。(10个月前#3楼)收起回复