RGBからYUVへの変換アルゴリズムと、YUVからRGBへの変換アルゴリズムのペアが必要です。つまり、ラウンドトリップ変換では値は変更されません。 (必要に応じて、YUVをY'UV、YUV、YCbCr、YPbPrに置き換えます。)
そのようなものは存在しますか?もしそうなら、それは何ですか?
投稿されたソリューション( C/C++でRGB-> YUV変換を実行する方法? 、 http://www.fourcc.org/fccyvrgb.php 、 http ://en.wikipedia.org/wiki/YUV )は、[0,255]へのクランプを省略した場合にのみ逆数になります(2つの3x3行列は逆数になります)。ただし、そのクランプを省略すると、負の輝度などが可能になり、YUV空間での画像処理で大混乱が発生します。クランプを保持すると、変換が非線形になり、逆変換を定義するのが難しくなります。
はい、可逆的な変換が存在します。
equasys GmbH RGBからYUV、YCbCr、およびYPbPrへの可逆変換を投稿し、それぞれが適切な状況の説明、このクランプの実際の内容、および参照へのリンクを掲載します。 (いいSO答え。)
私のアプリケーション(アナログ画像ではなくjpg画像)にはYCbCrが適切であったため、これら2つの変換用のコードを作成しました。実際、多くの画像で、繰り返しの値の違いは256分の1未満でした。前後の画像は視覚的に区別できませんでした。
PILの色空間変換YCbCr-> RGB は、equasysのWebページに言及したことに対するクレジットを取得します。
他の答えは、equasysの精度と簡潔さを疑いなく改善する可能性があります。
https://code.google.com/p/imagestack/ にはrgb_to_xおよびx_to_rgb関数が含まれていますが、それらをコンパイルおよびテストしようとしませんでした。
Cory Nelsonの回答は、同様の機能を備えたコードにリンクしていますが、反転は一般的に不可能であり、equasysと矛盾しています。
FFmpeg、OpenCV、VLFeat、またはImageMagickのソースコード。
2019編集:これは私のコメントで言及したgithubのCコードです。
void YUVfromRGB(double& Y, double& U, double& V, const double R, const double G, const double B)
{
Y = 0.257 * R + 0.504 * G + 0.098 * B + 16;
U = -0.148 * R - 0.291 * G + 0.439 * B + 128;
V = 0.439 * R - 0.368 * G - 0.071 * B + 128;
}
void RGBfromYUV(double& R, double& G, double& B, double Y, double U, double V)
{
Y -= 16;
U -= 128;
V -= 128;
R = 1.164 * Y + 1.596 * V;
G = 1.164 * Y - 0.392 * U - 0.813 * V;
B = 1.164 * Y + 2.017 * U;
}
[〜#〜] yuv [〜#〜] のトピックに関するWikipedia上に素敵な図があります。これはYUV420pのレイアウトを示しています。ただし、私のような場合は、YUV420spと呼ばれることもあるNV21が必要です。これは、単一のプレーンでVおよびUコンポーネントをインターリーブするため、この場合、図は間違っていますが、それがどのように機能するかについての直感を与えます。
このフォーマット(NV21)は、Androidカメラプレビューの標準画像フォーマットです。YUV4:2:0平面画像、8ビットYサンプル、その後にインターリーブV/Uプレーン、8ビット2x2サブサンプリング)クロマサンプル。
したがって、私が見た多くのコードは、 Endianess を考慮せずにこの仕様に文字通りコーディングを開始しただけです。さらに、YUVからRGB、および1つまたは2つの形式のみをサポートする傾向があります。しかし、私はもう少し信頼できるものが欲しかったので、Androidソースコードリポジトリから取得したC++コードがトリックを実行します。これはかなりまっすぐなC++であり、あらゆるプロジェクトで簡単に使用できます。
From Javaですが、簡単にCまたはC++を使用すると、RGB565イメージを含むバイトの配列を渡し、NV21バイト配列を出力します。
#include <jni.h>
#include <cstring>
#include <cstdint>
#include "Converters.h"
#define JNI(X) JNIEXPORT Java_algorithm_ImageConverter_##X
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
void JNI(RGB565ToNV21)(JNIEnv *env, jclass *, jbyteArray aRGB565in, jbyteArray aYUVout, jint width, jint height) {
//get jbyte array into C space from JVN
jbyte *rgb565Pixels = env->GetByteArrayElements(aRGB565in, NULL);
jbyte *yuv420sp = env->GetByteArrayElements(aYUVout, NULL);
size_t pixelCount = width * height;
uint16_t *rgb = (uint16_t *) rgb565Pixels;
// This format (NV21) is the standard picture format on Android camera preview. YUV 4:2:0 planar
// image, with 8 bit Y samples, followed by interleaved V/U plane with 8bit 2x2 subsampled
// chroma samples.
int uvIndex = pixelCount;
for (int row = 0; row < height; row++) {
for (int column = 0; column < width; column++) {
int pixelIndex = row * width + column;
uint8_t y = 0;
uint8_t u = 0;
uint8_t v = 0;
chroma::RGB565ToYUV(rgb[pixelIndex], &y, &u, &v);
yuv420sp[pixelIndex] = y;
if (row % 2 == 0 && pixelIndex % 2 == 0) {
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
yuv420sp[uvIndex++] = u;
yuv420sp[uvIndex++] = v;
#else
yuv420sp[uvIndex++] = v;
yuv420sp[uvIndex++] = u;
#endif
}
}
}
//release temp reference of jbyte array
env->ReleaseByteArrayElements(aYUVout, yuv420sp, 0);
env->ReleaseByteArrayElements(aRGB565in, rgb565Pixels, 0);
}
#ifdef __cplusplus
}
#endif
ヘッダーに表示されるように、任意の数の形式との間で利用可能なさまざまな変換オプションがあります。
/*
* Copyright (C) 2011 The Android Open Source Project
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
* you may not use this file except in compliance with the License.
* You may obtain a copy of the License at
*
* http://www.Apache.org/licenses/LICENSE-2.0
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
* See the License for the specific language governing permissions and
* limitations under the License.
*/
#ifndef HW_EMULATOR_CAMERA_CONVERTERS_H
#define HW_EMULATOR_CAMERA_CONVERTERS_H
#include <endian.h>
#ifndef __BYTE_ORDER
#error "could not determine byte order"
#endif
/*
* Contains declaration of framebuffer conversion routines.
*
* NOTE: RGB and big/little endian considerations. Wherever in this code RGB
* pixels are represented as Word, or DWORD, the color order inside the
* Word / DWORD matches the one that would occur if that Word / DWORD would have
* been read from the typecasted framebuffer:
*
* const uint32_t rgb = *reinterpret_cast<const uint32_t*>(framebuffer);
*
* So, if this code runs on the little endian CPU, red color in 'rgb' would be
* masked as 0x000000ff, and blue color would be masked as 0x00ff0000, while if
* the code runs on a big endian CPU, the red color in 'rgb' would be masked as
* 0xff000000, and blue color would be masked as 0x0000ff00,
*/
namespace chroma {
/*
* RGB565 color masks
*/
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
static const uint16_t kRed5 = 0x001f;
static const uint16_t kGreen6 = 0x07e0;
static const uint16_t kBlue5 = 0xf800;
#else // __BYTE_ORDER
static const uint16_t kRed5 = 0xf800;
static const uint16_t kGreen6 = 0x07e0;
static const uint16_t kBlue5 = 0x001f;
#endif // __BYTE_ORDER
static const uint32_t kBlack16 = 0x0000;
static const uint32_t kWhite16 = kRed5 | kGreen6 | kBlue5;
/*
* RGB32 color masks
*/
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
static const uint32_t kRed8 = 0x000000ff;
static const uint32_t kGreen8 = 0x0000ff00;
static const uint32_t kBlue8 = 0x00ff0000;
#else // __BYTE_ORDER
static const uint32_t kRed8 = 0x00ff0000;
static const uint32_t kGreen8 = 0x0000ff00;
static const uint32_t kBlue8 = 0x000000ff;
#endif // __BYTE_ORDER
static const uint32_t kBlack32 = 0x00000000;
static const uint32_t kWhite32 = kRed8 | kGreen8 | kBlue8;
/*
* Extracting, and saving color bytes from / to Word / DWORD RGB.
*/
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
/* Extract red, green, and blue bytes from RGB565 Word. */
#define R16(rgb) static_cast<uint8_t>((rgb) & kRed5)
#define G16(rgb) static_cast<uint8_t>(((rgb) & kGreen6) >> 5)
#define B16(rgb) static_cast<uint8_t>(((rgb) & kBlue5) >> 11)
/* Make 8 bits red, green, and blue, extracted from RGB565 Word. */
#define R16_32(rgb) static_cast<uint8_t>((((rgb) & kRed5) << 3) | (((rgb) & kRed5) >> 2))
#define G16_32(rgb) static_cast<uint8_t>((((rgb) & kGreen6) >> 3) | (((rgb) & kGreen6) >> 9))
#define B16_32(rgb) static_cast<uint8_t>((((rgb) & kBlue5) >> 8) | (((rgb) & kBlue5) >> 14))
/* Extract red, green, and blue bytes from RGB32 dword. */
#define R32(rgb) static_cast<uint8_t>((rgb) & kRed8)
#define G32(rgb) static_cast<uint8_t>((((rgb) & kGreen8) >> 8) & 0xff)
#define B32(rgb) static_cast<uint8_t>((((rgb) & kBlue8) >> 16) & 0xff)
/* Build RGB565 Word from red, green, and blue bytes. */
#define RGB565(r, g, b) static_cast<uint16_t>((((static_cast<uint16_t>(b) << 6) | (g)) << 5) | (r))
/* Build RGB32 dword from red, green, and blue bytes. */
#define RGB32(r, g, b) static_cast<uint32_t>((((static_cast<uint32_t>(b) << 8) | (g)) << 8) | (r))
#else // __BYTE_ORDER
/* Extract red, green, and blue bytes from RGB565 Word. */
#define R16(rgb) static_cast<uint8_t>(((rgb) & kRed5) >> 11)
#define G16(rgb) static_cast<uint8_t>(((rgb) & kGreen6) >> 5)
#define B16(rgb) static_cast<uint8_t>((rgb) & kBlue5)
/* Make 8 bits red, green, and blue, extracted from RGB565 Word. */
#define R16_32(rgb) static_cast<uint8_t>((((rgb) & kRed5) >> 8) | (((rgb) & kRed5) >> 14))
#define G16_32(rgb) static_cast<uint8_t>((((rgb) & kGreen6) >> 3) | (((rgb) & kGreen6) >> 9))
#define B16_32(rgb) static_cast<uint8_t>((((rgb) & kBlue5) << 3) | (((rgb) & kBlue5) >> 2))
/* Extract red, green, and blue bytes from RGB32 dword. */
#define R32(rgb) static_cast<uint8_t>(((rgb) & kRed8) >> 16)
#define G32(rgb) static_cast<uint8_t>(((rgb) & kGreen8) >> 8)
#define B32(rgb) static_cast<uint8_t>((rgb) & kBlue8)
/* Build RGB565 Word from red, green, and blue bytes. */
#define RGB565(r, g, b) static_cast<uint16_t>((((static_cast<uint16_t>(r) << 6) | g) << 5) | b)
/* Build RGB32 dword from red, green, and blue bytes. */
#define RGB32(r, g, b) static_cast<uint32_t>((((static_cast<uint32_t>(r) << 8) | g) << 8) | b)
#endif // __BYTE_ORDER
/* An union that simplifies breaking 32 bit RGB into separate R, G, and B colors.
*/
typedef union RGB32_t {
uint32_t color;
struct {
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
uint8_t r; uint8_t g; uint8_t b; uint8_t a;
#else // __BYTE_ORDER
uint8_t a; uint8_t b; uint8_t g; uint8_t r;
#endif // __BYTE_ORDER
};
} RGB32_t;
/* Clips a value to the unsigned 0-255 range, treating negative values as zero.
*/
static __inline__ int
clamp(int x)
{
if (x > 255) return 255;
if (x < 0) return 0;
return x;
}
/********************************************************************************
* Basics of RGB -> YUV conversion
*******************************************************************************/
/*
* RGB -> YUV conversion macros
*/
#define RGB2Y(r, g, b) (uint8_t)(((66 * (r) + 129 * (g) + 25 * (b) + 128) >> 8) + 16)
#define RGB2U(r, g, b) (uint8_t)(((-38 * (r) - 74 * (g) + 112 * (b) + 128) >> 8) + 128)
#define RGB2V(r, g, b) (uint8_t)(((112 * (r) - 94 * (g) - 18 * (b) + 128) >> 8) + 128)
/* Converts R8 G8 B8 color to YUV. */
static __inline__ void
R8G8B8ToYUV(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b, uint8_t* y, uint8_t* u, uint8_t* v)
{
*y = RGB2Y((int)r, (int)g, (int)b);
*u = RGB2U((int)r, (int)g, (int)b);
*v = RGB2V((int)r, (int)g, (int)b);
}
/* Converts RGB565 color to YUV. */
static __inline__ void
RGB565ToYUV(uint16_t rgb, uint8_t* y, uint8_t* u, uint8_t* v)
{
R8G8B8ToYUV(R16_32(rgb), G16_32(rgb), B16_32(rgb), y, u, v);
}
/* Converts RGB32 color to YUV. */
static __inline__ void
RGB32ToYUV(uint32_t rgb, uint8_t* y, uint8_t* u, uint8_t* v)
{
RGB32_t rgb_c;
rgb_c.color = rgb;
R8G8B8ToYUV(rgb_c.r, rgb_c.g, rgb_c.b, y, u, v);
}
/********************************************************************************
* Basics of YUV -> RGB conversion.
* Note that due to the fact that guest uses RGB only on preview window, and the
* RGB format that is used is RGB565, we can limit YUV -> RGB conversions to
* RGB565 only.
*******************************************************************************/
/*
* YUV -> RGB conversion macros
*/
/* "Optimized" macros that take specialy prepared Y, U, and V values:
* C = Y - 16
* D = U - 128
* E = V - 128
*/
#define YUV2RO(C, D, E) clamp((298 * (C) + 409 * (E) + 128) >> 8)
#define YUV2GO(C, D, E) clamp((298 * (C) - 100 * (D) - 208 * (E) + 128) >> 8)
#define YUV2BO(C, D, E) clamp((298 * (C) + 516 * (D) + 128) >> 8)
/*
* Main macros that take the original Y, U, and V values
*/
#define YUV2R(y, u, v) clamp((298 * ((y)-16) + 409 * ((v)-128) + 128) >> 8)
#define YUV2G(y, u, v) clamp((298 * ((y)-16) - 100 * ((u)-128) - 208 * ((v)-128) + 128) >> 8)
#define YUV2B(y, u, v) clamp((298 * ((y)-16) + 516 * ((u)-128) + 128) >> 8)
/* Converts YUV color to RGB565. */
static __inline__ uint16_t
YUVToRGB565(int y, int u, int v)
{
/* Calculate C, D, and E values for the optimized macro. */
y -= 16; u -= 128; v -= 128;
const uint16_t r = (YUV2RO(y,u,v) >> 3) & 0x1f;
const uint16_t g = (YUV2GO(y,u,v) >> 2) & 0x3f;
const uint16_t b = (YUV2BO(y,u,v) >> 3) & 0x1f;
return RGB565(r, g, b);
}
/* Converts YUV color to RGB32. */
static __inline__ uint32_t
YUVToRGB32(int y, int u, int v)
{
/* Calculate C, D, and E values for the optimized macro. */
y -= 16; u -= 128; v -= 128;
RGB32_t rgb;
rgb.r = YUV2RO(y,u,v) & 0xff;
rgb.g = YUV2GO(y,u,v) & 0xff;
rgb.b = YUV2BO(y,u,v) & 0xff;
return rgb.color;
}
/* YUV pixel descriptor. */
struct YUVPixel {
uint8_t Y;
uint8_t U;
uint8_t V;
inline YUVPixel()
: Y(0), U(0), V(0)
{
}
inline explicit YUVPixel(uint16_t rgb565)
{
RGB565ToYUV(rgb565, &Y, &U, &V);
}
inline explicit YUVPixel(uint32_t rgb32)
{
RGB32ToYUV(rgb32, &Y, &U, &V);
}
inline void get(uint8_t* pY, uint8_t* pU, uint8_t* pV) const
{
*pY = Y; *pU = U; *pV = V;
}
};
/* Converts an YV12 framebuffer to RGB565 framebuffer.
* Param:
* yv12 - YV12 framebuffer.
* rgb - RGB565 framebuffer.
* width, height - Dimensions for both framebuffers.
*/
void YV12ToRGB565(const void* yv12, void* rgb, int width, int height);
/* Converts an YV12 framebuffer to RGB32 framebuffer.
* Param:
* yv12 - YV12 framebuffer.
* rgb - RGB32 framebuffer.
* width, height - Dimensions for both framebuffers.
*/
void YV12ToRGB32(const void* yv12, void* rgb, int width, int height);
/* Converts an YU12 framebuffer to RGB32 framebuffer.
* Param:
* yu12 - YU12 framebuffer.
* rgb - RGB32 framebuffer.
* width, height - Dimensions for both framebuffers.
*/
void YU12ToRGB32(const void* yu12, void* rgb, int width, int height);
/* Converts an NV12 framebuffer to RGB565 framebuffer.
* Param:
* nv12 - NV12 framebuffer.
* rgb - RGB565 framebuffer.
* width, height - Dimensions for both framebuffers.
*/
void NV12ToRGB565(const void* nv12, void* rgb, int width, int height);
/* Converts an NV12 framebuffer to RGB32 framebuffer.
* Param:
* nv12 - NV12 framebuffer.
* rgb - RGB32 framebuffer.
* width, height - Dimensions for both framebuffers.
*/
void NV12ToRGB32(const void* nv12, void* rgb, int width, int height);
/* Converts an NV21 framebuffer to RGB565 framebuffer.
* Param:
* nv21 - NV21 framebuffer.
* rgb - RGB565 framebuffer.
* width, height - Dimensions for both framebuffers.
*/
void NV21ToRGB565(const void* nv21, void* rgb, int width, int height);
/* Converts an NV21 framebuffer to RGB32 framebuffer.
* Param:
* nv21 - NV21 framebuffer.
* rgb - RGB32 framebuffer.
* width, height - Dimensions for both framebuffers.
*/
void NV21ToRGB32(const void* nv21, void* rgb, int width, int height);
}; /* namespace chroma */
#endif /* HW_EMULATOR_CAMERA_CONVERTERS_H */
/*
* Copyright (C) 2011 The Android Open Source Project
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
* you may not use this file except in compliance with the License.
* You may obtain a copy of the License at
*
* http://www.Apache.org/licenses/LICENSE-2.0
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
* See the License for the specific language governing permissions and
* limitations under the License.
*/
/*
* Contains implemenation of framebuffer conversion routines.
*/
#define LOG_NDEBUG 0
#define LOG_TAG "EmulatedCamera_Converter"
#include "Converters.h"
namespace chroma {
static void _YUV420SToRGB565(const uint8_t* Y,
const uint8_t* U,
const uint8_t* V,
int dUV,
uint16_t* rgb,
int width,
int height)
{
const uint8_t* U_pos = U;
const uint8_t* V_pos = V;
for (int y = 0; y < height; y++) {
for (int x = 0; x < width; x += 2, U += dUV, V += dUV) {
const uint8_t nU = *U;
const uint8_t nV = *V;
*rgb = YUVToRGB565(*Y, nU, nV);
Y++; rgb++;
*rgb = YUVToRGB565(*Y, nU, nV);
Y++; rgb++;
}
if (y & 0x1) {
U_pos = U;
V_pos = V;
} else {
U = U_pos;
V = V_pos;
}
}
}
static void _YUV420SToRGB32(const uint8_t* Y,
const uint8_t* U,
const uint8_t* V,
int dUV,
uint32_t* rgb,
int width,
int height)
{
const uint8_t* U_pos = U;
const uint8_t* V_pos = V;
for (int y = 0; y < height; y++) {
for (int x = 0; x < width; x += 2, U += dUV, V += dUV) {
const uint8_t nU = *U;
const uint8_t nV = *V;
*rgb = YUVToRGB32(*Y, nU, nV);
Y++; rgb++;
*rgb = YUVToRGB32(*Y, nU, nV);
Y++; rgb++;
}
if (y & 0x1) {
U_pos = U;
V_pos = V;
} else {
U = U_pos;
V = V_pos;
}
}
}
void YV12ToRGB565(const void* yv12, void* rgb, int width, int height)
{
const int pix_total = width * height;
const uint8_t* Y = reinterpret_cast<const uint8_t*>(yv12);
const uint8_t* U = Y + pix_total;
const uint8_t* V = U + pix_total / 4;
_YUV420SToRGB565(Y, U, V, 1, reinterpret_cast<uint16_t*>(rgb), width, height);
}
void YV12ToRGB32(const void* yv12, void* rgb, int width, int height)
{
const int pix_total = width * height;
const uint8_t* Y = reinterpret_cast<const uint8_t*>(yv12);
const uint8_t* V = Y + pix_total;
const uint8_t* U = V + pix_total / 4;
_YUV420SToRGB32(Y, U, V, 1, reinterpret_cast<uint32_t*>(rgb), width, height);
}
void YU12ToRGB32(const void* yu12, void* rgb, int width, int height)
{
const int pix_total = width * height;
const uint8_t* Y = reinterpret_cast<const uint8_t*>(yu12);
const uint8_t* U = Y + pix_total;
const uint8_t* V = U + pix_total / 4;
_YUV420SToRGB32(Y, U, V, 1, reinterpret_cast<uint32_t*>(rgb), width, height);
}
/* Common converter for YUV 4:2:0 interleaved to RGB565.
* y, u, and v point to Y,U, and V panes, where U and V values are interleaved.
*/
static void _NVXXToRGB565(const uint8_t* Y,
const uint8_t* U,
const uint8_t* V,
uint16_t* rgb,
int width,
int height)
{
_YUV420SToRGB565(Y, U, V, 2, rgb, width, height);
}
/* Common converter for YUV 4:2:0 interleaved to RGB32.
* y, u, and v point to Y,U, and V panes, where U and V values are interleaved.
*/
static void _NVXXToRGB32(const uint8_t* Y,
const uint8_t* U,
const uint8_t* V,
uint32_t* rgb,
int width,
int height)
{
_YUV420SToRGB32(Y, U, V, 2, rgb, width, height);
}
void NV12ToRGB565(const void* nv12, void* rgb, int width, int height)
{
const int pix_total = width * height;
const uint8_t* y = reinterpret_cast<const uint8_t*>(nv12);
_NVXXToRGB565(y, y + pix_total, y + pix_total + 1,
reinterpret_cast<uint16_t*>(rgb), width, height);
}
void NV12ToRGB32(const void* nv12, void* rgb, int width, int height)
{
const int pix_total = width * height;
const uint8_t* y = reinterpret_cast<const uint8_t*>(nv12);
_NVXXToRGB32(y, y + pix_total, y + pix_total + 1,
reinterpret_cast<uint32_t*>(rgb), width, height);
}
void NV21ToRGB565(const void* nv21, void* rgb, int width, int height)
{
const int pix_total = width * height;
const uint8_t* y = reinterpret_cast<const uint8_t*>(nv21);
_NVXXToRGB565(y, y + pix_total + 1, y + pix_total,
reinterpret_cast<uint16_t*>(rgb), width, height);
}
void NV21ToRGB32(const void* nv21, void* rgb, int width, int height)
{
const int pix_total = width * height;
const uint8_t* y = reinterpret_cast<const uint8_t*>(nv21);
_NVXXToRGB32(y, y + pix_total + 1, y + pix_total,
reinterpret_cast<uint32_t*>(rgb), width, height);
}
}; /* namespace chroma */
クランプしたら、完了です。それらは別の色になり、元に戻すことはできません。 それらすべての間で変換する に自分のコードをいくつか書きましたが、見たい場合は、逆のクランプされた色を元に戻すのには役立ちません。