YUV420转RGB转换

Question

我使用以下公式将RGB矩阵转换为YUV矩阵：

Y  =      (0.257 * R) + (0.504 * G) + (0.098 * B) + 16
Cr = V =  (0.439 * R) - (0.368 * G) - (0.071 * B) + 128
Cb = U = -(0.148 * R) - (0.291 * G) + (0.439 * B) + 128

然后我对矩阵进行了4:2:0色度子采样。我认为我做得正确，我从YUV矩阵中取2x2的子矩阵，将值从小到大排序，并取中间2个值的平均值。

接下来，我使用维基百科上的公式访问了Y、U和V平面：

size.total = size.width * size.height;
y = yuv[position.y * size.width + position.x];
u = yuv[(position.y / 2) * (size.width / 2) + (position.x / 2) + size.total];
v = yuv[(position.y / 2) * (size.width / 2) + (position.x / 2) + size.total + (size.total / 4)];

我正在使用OpenCV，所以我尽力最好地解释了这个：

y = src.data[(i*channels)+(j*step)];
u = src.data[(j%4)*step + ((i%2)*channels+1) + max];
v = src.data[(j%4)*step + ((i%2)*channels+2) + max + (max%4)];

src是YUV的子采样矩阵。我解释这个公式的方式正确吗?

以下是我将颜色还原为RGB的方法:

bgr.data[(i*channels)+(j*step)] = (1.164 * (y - 16)) + (2.018 * (u - 128)); // B
bgr.data[(i*channels+1)+(j*step)] = (1.164 * (y - 16)) - (0.813 * (v - 128)) - (0.391 * (u - 128)); // G
bgr.data[(i*channels+2)+(j*step)] = (1.164 * (y - 16)) + (1.596 * (v - 128));   // R

问题是我的图像没有恢复到原来的颜色。

以下是参考用的图片：http://i.stack.imgur.com/vQkpT.jpg（抽样）http://i.stack.imgur.com/Oucc5.jpg（输出）

我看到现在应该从YUV444转换为RGB，但我不太理解我在维基百科上找到的剪辑函数是做什么用的。

C = Y' − 16
D = U − 128
E = V − 128

R = clip(( 298 * C           + 409 * E + 128) >> 8)
G = clip(( 298 * C - 100 * D - 208 * E + 128) >> 8)
B = clip(( 298 * C + 516 * D           + 128) >> 8)

>>符号是否意味着我应该移位？

非常感谢您的帮助和建议！谢谢。

更新

尝试进行YUV444转换，但它只会使我的图像呈现绿色调。

        y = src.data[(i*channels)+(j*step)];
        u = src.data[(j%4)*step + ((i%2)*channels+1) + max];
        v = src.data[(j%4)*step + ((i%2)*channels+2) + max + (max%4)];

        c = y - 16;
        d = u - 128;
        e = v - 128;

        bgr.data[(i*channels+2)+(j*step)] = clip((298*c + 409*e + 128)/256);
        bgr.data[(i*channels+1)+(j*step)] = clip((298*c - 100*d - 208*e + 128)/256);
        bgr.data[(i*channels)+(j*step)] = clip((298*c + 516*d + 128)/256);

以下是我的剪辑函数：

int clip(double value)
{
    return (value > 255) ? 255 : (value < 0) ? 0 : value;
}

该函数的功能是将输入的值限制在0到255之间。

- doc

---

原始图像在这里：http://i.stack.imgur.com/LYW0C.jpg - doc

Answer 1

当我将WebM帧解码为RGB时，遇到了同样的问题。经过数小时的搜索，我终于找到了解决方案。

从这里获取SCALEYUV函数：http://www.telegraphics.com.au/svn/webpformat/trunk/webpformat.h

然后，要从YUV解码RGB数据，请参阅此文件： http://www.telegraphics.com.au/svn/webpformat/trunk/decode.c

搜索“py = img->planes[0];”，有两种算法可用于转换数据。我只尝试了简单的一种（在“// then fall back to cheaper method.”之后）。

代码中的注释还指向了这个页面：http://www.poynton.com/notes/colour_and_gamma/ColorFAQ.html#RTFToC30

对我来说非常有效。

- mrbrdo

Answer 2

由于UV压缩图像，因此您不会完全得到相同的图像。
您没有说明结果是完全错误（即错误）还是不完美。

R = clip(( 298 * C           + 409 * E + 128) >> 8)
G = clip(( 298 * C - 100 * D - 208 * E + 128) >> 8)
B = clip(( 298 * C + 516 * D           + 128) >> 8)

>> 8 是一个位移操作，相当于除以 256。这只是为了让你能够在整数单位上进行所有的算术运算，而不是使用浮点数来提高速度。

- Martin Beckett

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嗨马丁，谢谢你这么快的回复！我的剪辑函数应该做什么呢？ - doc

您需要得到一个在0-255之间的值，所以clip()函数需要检查这个范围。注意不能简单地做(R & 0xff)，因为256的值会显示为黑色。 - Martin Beckett

这样的代码应该可以工作，对吧？clip(x) { 如果 x > 255 则 x = 255; 否则如果 (x < 0) 则 x = 0; } - doc

嗯，我的图像现在显示为绿色调。这可能是由于我对子采样或访问YUV值的错误引起的吗？ - doc

Answer 3

在维基百科上尝试了一些公式，发现了这个混合公式：

byte c = (byte) (y - 16);
byte d = (byte) (u - 128);
byte e = (byte) (v - 128);

byte r = (byte) (c + (1.370705 * (e))); 
byte g = (byte) (c - (0.698001 * (d)) - (0.337633 * (e)));
byte b = (byte) (c + (1.732446 * (d)));

对于我的图像，它能够产生更好的错误提示，只需将一些黑点变成纯绿色（即rgb = 0x00FF00），这对于检测和修正来说更好...

维基来源：https://en.wikipedia.org/wiki/YUV#Y.27UV420p_.28and_Y.27V12_or_YV12.29_to_RGB888_conversion

- tomasb