rgb转YCrCb

来源：互联网发布：数据挖掘的流程编辑：程序博客网时间：2024/05/13 12:54

YCrCb

　 YCrCb在视频压缩和一些数字图像处理中使用得比较多，是一种基于人眼感知的颜色空间。

　　在OpenCV中，从RGB空间转换到YCrCb空间的公式如下：

　　注意从RGB到YcrCb的公式并不是唯一的，

例如一般使用的公式如下：

    // Y = 0.2990R + 0.5870G + 0.1140B
    // Cb = -0.1687R - 0.3313G + 0.5000B + 128
    // Cr = 0.5000R - 0.4187G - 0.0813B + 128

　　其中的delta的取值为：

　　这里我们以RGB三通道都为8bit来举例说明，即delta取128。通过上面的公式推导，可以求出Y的取值范围为(0, 255)，Cr的取值范围为(0.54768, 255.452315)，Cb的取值范围为(0.57548, 255.42452)。因此我们有很大的理由近似认为Y，Cr，Cb的取值范围都近似为（0, 255）。

　　从上面的公式可以看出，如果图像是全黑的，即R=G=B=0，则可以算出Y=0，Cr=Cb=128，特别要注意的是此时的Cr，Cb并不为0。

YUV色彩空间:

Y是亮度值,也就是说8位的灰度值即可组成一幅黑白图像,黑白电视机就是这样的.

UV是色彩值,是给Y上色用的.U是Cb也就是RGB中的蓝色分量,V是Cr也就是RGB中的红色分量.

YUV444 指的是每四个像素采样中每个亮度Y分量都有一个色彩UV分量上色.

YUV422 指的是每四个像素采样中两个亮度Y分量都有一个色彩UV分量上色.

YUV420 指的是每四个像素采样中四个亮度Y分量都有一个色彩UV分量上色.

ITU-R BT.601 建议书里面记载了五种色彩变换式，分别是：

1. 模拟 RGB 讯号转为模拟 Y, (B-Y), (R-Y)
2. 模拟 (B-Y), (R-Y) 转为模拟 Cb, Cr
3. 模拟 YCbCr 数字化（取样、量化）成为数字 YCbCr
4. 模拟 RGB 数字化（取样、量化）成为数字 RGB
5. 数字 RGB 转为数字 YCbCr

1. 的变换式是

Y = 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B

(R - Y) = R - 0.299 * R - 0.587 * G - 0.114 * B
= 0.701 * R - 0.587 * G - 0.114 * B

(B - Y) = B - 0.299 * R - 0.587 * G - 0.114 * B
　 = - 0.299 * R - 0.587 * G + 886 * B

2. 的变换式是

Cr = 0.713 * (R - Y)
　 = 0.500 * R - 0.419 * G - 0.081 * B

Cb = 0.564 * (B - Y)
　 = - 0.169 * R - 0.331 * G + 0.500 * B

就是你写的那个变换式。
上式 Y, R, G, B 的范围是 0.0~1.0，Cb, Cr 的范围是 0.5~-0.5。

模拟的 CbCr 通常表记为 PbPr。

由于这些表记的方法很乱，常有人会混合着用，所以写的时候最好注明是模拟还是数字，例如
3. 的模拟 YCbCr 数字化转换式
Y(d) = 219 * Y(a) + 16
Cb(d) = 224 * Cb(a) + 128
Cr(d) = 224 * Cr(a) + 128

Y(a) 代表 analog，Y(d) 代表 digital。

4. 的模拟 RGB 数字化转换式
R(d) = 219 * R(a) + 16
G(d) = 219 * G(a) + 16
B(d) = 219 * B(a) + 16

R(a), G(a), B(a) 的范围是 0.0~1.0，R(d), G(d), B(d) 的范围是 16~235。

加上 (a), (d)，这样表记就清楚多了。

5. 的数字 RGB 转为数字 YCbCr
Y = (77 * R(d) / 256) + (150 * G(d) / 256) + (29 * B(d) / 256)
Cb = - (44 * R(d) / 256) - (87 * G(d) / 256) + (131 * B(d) / 256) + 128
Cr = (131 * R(d) / 256) - (110 * G(d) / 256) - (21 * B(d) / 256) + 128

YCbCr: 16~235, RGB: 16~235

这个转换式是 straight 变换，没有 YC 伸张（Full-range，扩展 RGB: 0~255），有 YC 伸张的算式就是你提出的我以前写的那个算式。

这个表记法有点复杂，有的教科书在介绍亮度和色差的时候前面就先花了很多篇幅在定义表记的用法，例如我上面写的还是不及格，因为 BT.601 的 RGB 都要先经过 gamma correction，是 gamma 校正后的 RGB，要表记为 R'G'B' ^^;
还有那个 Y，是 BT.601 的 Y，所以 Y 的右下角要加上一个底字写 601，或者左上角要写 601，这样人家才知道你是 BT.601 定义的 Y，不是 BT.709 定义的 Y ^^;;

由于名词太多有点乱，许多人会混合着用，同样一个 YUV，有时候我们搞不清楚作者指的到底是数字的 YCbCr，还是模拟的 YPbPr，是 NTSC 的 YIQ，还是 PAL 的 YUV，是 601 的 YUV，还是 709 的 YUV，或者是 SMPTE 240M 的 YUV .... XD

有的时候作者在表记上没有明写，不过根据上下文意，我们可以猜出他说的是哪一个。
您看的那本书 ;) 有注明列的是 ITU-R recommendation BT.601 [1] 的 YCbCr 转换式，所以是模拟转换式，不是 BT.601-5。
当然用比较通用的 PbPr 来表示模拟色差是比较清楚的写法。

ITU 的建议书（recommendation）只要登记成为会员，每年都可以免费下载三本，601, 709, H.263 ..等等都可以免费下载 :D
http://www.itu.int/publications/bookshop/index.html

由 source code 可以得知，XviD 和大部分的软件一样是遵照这本书的标准转换式作的
http://www.video-demystified.com/book1/index.htm
算式为

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

这个算式是模拟 YCbCr 和模拟 RGB 的转换式，这是很多人会被弄迷糊的地方。

转自http://hi.baidu.com/xiaojian009/blog/item/6d03930c203a9fc67bcbe19e.html

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