YUV到RGB顏色空間轉換
三種顏色空間簡介：
YUV：是歐洲電視系統採用的一種顏色編碼格式，Y表示亮度值（Luminance或Luma），U和V表示色彩及飽和度(Chrominance或Chroma)。
YUV主要格式有：YUV444、YUV 422、YUV 411和YUV 420。YUV對原始資料以每4個畫素為單元進行壓縮處理，處理的方式就是對U和V分量進行降取樣，如YUV444就是每4個畫素YUV都會被取樣4次資料無壓縮，YUV422就是每4個畫素YUV取樣次數分別為422，資料減小了1/3，同理YUV411資料就減小了一半。但是根據奈奎斯特取樣定理可以知道，取樣後的資料資訊損失量很小，不會造成影象的視覺效果變差。
假設有四個YUV空間的畫素點{Y0,U0,V0},{Y1,U1,V1},{Y2,U2,V2},{Y3,U3,V3}
(1)YUV444
儲存格式為：{Y0,U0,V0},{Y1,U1,V1},{Y2,U2,V2},{Y3,U3,V3}
畫素表示為：{Y0,U0,V0},{Y1,U1,V1},{Y2,U2,V2},{Y3,U3,V3}
沒有壓縮。
(2) YUV422
儲存格式為：{Y0,U0},{Y1,V1},{Y2,U2},{Y3,V3}
畫素表示為：{Y0,U0,V1}, {Y1,U0,V1},{Y2,U2,V3}, {Y3,U2,V3}
可以看出四個畫素點Y分量全部取樣，U保留了偶數，V保留了奇數，四個畫素點每兩個畫素點共用同一個U和V分量，資料壓縮了1/3。
(3)YUV411
儲存格式為：{Y0,U0,Y1},{Y2,V2,Y3}
畫素表示為：{Y0,U0,V2}, {Y1,U0,V2},{Y2,U0,V2}, {Y3,U0,V2}
可以看出四個畫素點Y分量全部取樣，U和V只採樣了U0和V2兩個值，然後四個畫素點的UV分離都是U0和V2，資料壓縮了1/2。
(3)YUV420
這個有點特殊，上面的幾種每4個畫素點中的YUV三個分量都有采樣，而YUV420則是第一次四個畫素點中只採樣Y和U分量，第二次四個畫素點總只採用Y和V分量，然後依次交替進行。
儲存格式為：{Y0,U0,V0},{Y1,U1,V1},{Y2,U2,V2}, {Y3,U3,V3},{Y5,U5,V5}, {Y6,U6,V6}, {Y7,U7,V7} , {Y8,U8,V8}
畫素表示為：{Y0,U0,V5}, {Y1,U0,V5},{Y2,U2,V7}, {Y3,U2,V7},{Y5,U0,V5}, {Y6,U0,V5},{Y7,U2,V7}, {Y8,U2,V7}
資料壓縮了1/2。
YcbCr：是經過伽馬修正(gamma correction)編碼處理後的YUV版本，Y'為顏色的亮度(luma)成分、而cb和Cr則為藍色和紅色的濃度偏移量成份。
RGB：是現在運用最廣的顏色系統之一，通過紅綠藍三個分量的變化疊加來得到其他顏色。
BGR：把RGB的紅色分量和藍色交換即BGR。
顏色空間轉換格式：
YUV<==>RGB
Y = (B * 1868 + G * 9617 + R * 4899 +8192)/16384;
U = ((B - Y)* 9241 + 8192)/16384 + 128;
V = ((R - Y)*11682 + 8192)/16384 + 128;
R = Y + 1.14V
G = Y - 0.39U - 0.58V
B = Y + 2.03U
YcbCr<==>RGB
Y’ = 0.257*R' + 0.504*G' + 0.098*B' + 16
Cb' = -0.148*R' - 0.291*G' + 0.439*B' + 128
Cr' = 0.439*R' - 0.368*G' - 0.071*B' + 128
R' = 1.164*(Y’-16) + 1.596*(Cr'-128)
G' = 1.164*(Y’-16) - 0.813*(Cr'-128) -0.392*(Cb'-128)
B' = 1.164*(Y’-16) + 2.017*(Cb'-128)
顏色空間轉換程式碼：
在opencv中可以用cvtColor();函式來進行顏色空間的轉換，同樣我們也可以自己寫函式來實現。
(1)自定義顏色空間轉換函式
下面這個函式是根據上面的公式實現的YcbCr2BGR的函式，經過本人除錯成功，不過出來最後的影象上下顛倒了，可以自己改一下，也可以根據YUV2RGB公式稍微改一下便可以進行YUV到RGB的轉換。其中YcbCr為422格式，RGB為888格式。
int YcbCr2RGB(void* pYUV, void* pRGB, int width, int height, bool alphaYUV, bool alphaRGB)
{
if (NULL == pYUV)
{
return -1;
}
unsigned char* pYUVData = (unsigned char *)pYUV;
unsigned char* pRGBData = (unsigned char *)pRGB;
int Y1, U1, V1, Y2, alpha1, alpha2, R1, G1, B1, R2, G2, B2;
int C1, D1, E1, C2;
if (alphaRGB)
{
if (alphaYUV)
{
for (int i=0; i<height; ++i)
{
for (int j=0; j<width/2; ++j)
{
Y1 = *(pYUVData+i*width*3+j*6); //i*width*3 = i*(width/2)*6
U1 = *(pYUVData+i*width*3+j*6+1);
Y2 = *(pYUVData+i*width*3+j*6+2);
V1 = *(pYUVData+i*width*3+j*6+3);
alpha1 = *(pYUVData+i*width*3+j*6+4);
alpha2 = *(pYUVData+i*width*3+j*6+5);
C1 = Y1-16;
C2 = Y2-16;
D1 = U1-128;
E1 = V1-128;
R1 = ((298*C1 + 409*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C1 + 409*E1 + 128)>>8);
G1 = ((298*C1 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C1 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8);
B1 = ((298*C1+516*D1 +128)>>8>255 ? 255 : (298*C1+516*D1 +128)>>8);
R2 = ((298*C2 + 409*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 + 409*E1 + 128)>>8);
G2 = ((298*C2 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8);
B2 = ((298*C2 + 516*D1 +128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 + 516*D1 +128)>>8);
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+2) = R1<0 ? 0 : R1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+1) = G1<0 ? 0 : G1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8) = B1<0 ? 0 : B1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+3) = alpha1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+6) = R2<0 ? 0 : R2;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+5) = G2<0 ? 0 : G2;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+4) = B2<0 ? 0 : B2;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+7) = alpha2;
}
}
}
else
{
int alpha = 255;
for (int i=0; i<height; ++i)
{
for (int j=0; j<width/2; ++j)
{
Y1 = *(pYUVData+i*width*2+j*4);
U1 = *(pYUVData+i*width*2+j*4+1);
Y2 = *(pYUVData+i*width*2+j*4+2);
V1 = *(pYUVData+i*width*2+j*4+3);
C1 = Y1-16;
C2 = Y2-16;
D1 = U1-128;
E1 = V1-128;
R1 = ((298*C1 + 409*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C1 + 409*E1 + 128)>>8);
G1 = ((298*C1 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C1 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8);
B1 = ((298*C1+516*D1 +128)>>8>255 ? 255 : (298*C1+516*D1 +128)>>8);
R2 = ((298*C2 + 409*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 + 409*E1 + 128)>>8);
G2 = ((298*C2 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8);
B2 = ((298*C2 + 516*D1 +128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 + 516*D1 +128)>>8);
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+2) = R1<0 ? 0 : R1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+1) = G1<0 ? 0 : G1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8) = B1<0 ? 0 : B1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+3) = alpha;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+6) = R2<0 ? 0 : R2;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+5) = G2<0 ? 0 : G2;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+4) = B2<0 ? 0 : B2;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*4+j*8+7) = alpha;
}
}
}
}
else
{
if (alphaYUV)
{
for (int i=0; i<height; ++i)
{
for (int j=0; j<width/2; ++j)
{
Y1 = *(pYUVData+i*width*3+j*4);
U1 = *(pYUVData+i*width*3+j*4+1);
Y2 = *(pYUVData+i*width*3+j*4+2);
V1 = *(pYUVData+i*width*3+j*4+3);
C1 = Y1-16;
C2 = Y2-16;
D1 = U1-128;
E1 = V1-128;
R1 = ((298*C1 + 409*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C1 + 409*E1 + 128)>>8);
G1 = ((298*C1 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C1 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8);
B1 = ((298*C1+516*D1 +128)>>8>255 ? 255 : (298*C1+516*D1 +128)>>8);
R2 = ((298*C2 + 409*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 + 409*E1 + 128)>>8);
G2 = ((298*C2 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8);
B2 = ((298*C2 + 516*D1 +128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 + 516*D1 +128)>>8);
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6+2) = R1<0 ? 0 : R1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6+1) = G1<0 ? 0 : G1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6) = B1<0 ? 0 : B1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6+5) = R2<0 ? 0 : R2;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6+4) = G2<0 ? 0 : G2;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6+3) = B2<0 ? 0 : B2;
}
}
}
else
{
for (int i=0; i<height; ++i)
{
for (int j=0; j<width/2; ++j)
{
Y1 = *(pYUVData+i*width*2+j*4);
U1 = *(pYUVData+i*width*2+j*4+1);
Y2 = *(pYUVData+i*width*2+j*4+2);
V1 = *(pYUVData+i*width*2+j*4+3);
C1 = Y1-16;
C2 = Y2-16;
D1 = U1-128;
E1 = V1-128;
R1 = ((298*C1 + 409*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C1 + 409*E1 + 128)>>8);
G1 = ((298*C1 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C1 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8);
B1 = ((298*C1+516*D1 +128)>>8>255 ? 255 : (298*C1+516*D1 +128)>>8);
R2 = ((298*C2 + 409*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 + 409*E1 + 128)>>8);
G2 = ((298*C2 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 - 100*D1 - 208*E1 + 128)>>8);
B2 = ((298*C2 + 516*D1 +128)>>8>255 ? 255 : (298*C2 + 516*D1 +128)>>8);
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6+2) = R1<0 ? 0 : R1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6+1) = G1<0 ? 0 : G1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6) = B1<0 ? 0 : B1;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6+5) = R2<0 ? 0 : R2;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6+4) = G2<0 ? 0 : G2;
*(pRGBData+(height-i-1)*width*3+j*6+3) = B2<0 ? 0 : B2;
}
}
}
}
return 0;
}
(2)使用opencv進行顏色空間轉換
下面的程式碼主要呼叫了cvtColor();函式來實現YUV2BGR，把CV_YUV2BGR改成CV_ YcbCr2RGB即可把YcbCr轉換成RGB。其中YUV為422格式，RGB為888格式。
（下面的程式碼執行效率較低，需要優化！）
void YUV2RGB (unsigned char *inbuf,Mat&bgrimg, int width, int height)
{
vector<Mat> yuvchs;
unsigned char ybuf[width*height];
unsigned char ubuf[width*height/2];
unsigned char vbuf[width*height/2];
int cnt=0,y=0,u=0,v=0;
for(int i=0;i<width*height*2;i++){
if(i%2){
if(cnt==0){
ubuf[u++]=inbuf[i];
cnt=1;
}
else{
vbuf[v++]=inbuf[i];
cnt=0;
}
}
else{
ybuf[y++]=inbuf[i];
}
}
Mat umat0(1,width*height/2,CV_8UC1,ubuf);
Mat vmat0(1,width*height/2,CV_8UC1,vbuf);
Mat ymat1(1,width*height,CV_8UC1,ybuf);
Mat umat1(1,width*height,CV_8UC1);
Mat vmat1(1,width*height,CV_8UC1);
resize(umat0,umat1,umat1.size());
resize(vmat0,vmat1,vmat1.size());
Mat yimg=ymat1.reshape(1,height);
Mat uimg=umat1.reshape(1,height);
Mat vimg=vmat1.reshape(1,height);
yuvchs.push_back(yimg);
yuvchs.push_back(uimg);
yuvchs.push_back(vimg);
Mat yuvimg;
merge(yuvchs,yuvimg);
cvtColor(yuvimg,bgrimg,CV_YUV2BGR);
}