YUV图片格式数据转化

最近本人在做人脸识别相关的项目，但是拍照得到的图片格式，不符合人脸识别模块所需的NV21格式数据，上网搜了大半天，发现不是C语言相关的图片转化，就是贴出来的转化方法错误。本文记录一下图片转化成NV21 的正确方式。

在了解NV21之前我们必须了解一下图片格式中的YUV格式，NV 21是YUV格式集中一种特定的格式别称，也就是YUV420。

首先简单介绍一下YUV图片格式。

YUV 简介

YUV，分为三个分量，“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰度值；而“U”和“V” 表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。

与我们熟知的RGB类似，YUV也是一种颜色编码方法，主要用于电视系统以及模拟视频领域，它将亮度信息（Y）与色彩信息（UV）分离，没有UV信息一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的，这样的设计很好地解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。并且，YUV不像RGB那样要求三个独立的视频信号同时传输，所以用YUV方式传送占用极少的频宽。

YUV码流的存储格式其实与其采样的方式密切相关，主流的采样方式有三种，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0

详细可参考：对颜色空间YUV、RGB的理解

下文为记录的YUV 转化算法，仅供参考。

YUV旋转算法:

public static byte[] rotateYUV420Degree90(byte[] data, int imageWidth, int imageHeight) {
        byte[] yuv = new byte[imageWidth * imageHeight * 3 / 2];
        // Rotate the Y luma
        int i = 0;
        for (int x = 0; x < imageWidth; x++) {
            for (int y = imageHeight - 1; y >= 0; y--) {
                yuv[i] = data[y * imageWidth + x];
                i++;
            }
        }
        // Rotate the U and V color components
        i = imageWidth * imageHeight * 3 / 2 - 1;
        for (int x = imageWidth - 1; x > 0; x = x - 2) {
            for (int y = 0; y < imageHeight / 2; y++) {
                yuv[i] = data[(imageWidth * imageHeight) + (y * imageWidth) + x];
                i--;
                yuv[i] = data[(imageWidth * imageHeight) + (y * imageWidth)
                        + (x - 1)];
                i--;
            }
        }
        return yuv;
    }

    private static byte[] rotateYUV420Degree180(byte[] data, int imageWidth, int imageHeight) {
        byte[] yuv = new byte[imageWidth * imageHeight * 3 / 2];
        int i = 0;
        int count = 0;
        for (i = imageWidth * imageHeight - 1; i >= 0; i--) {
            yuv[count] = data[i];
            count++;
        }
        i = imageWidth * imageHeight * 3 / 2 - 1;
        for (i = imageWidth * imageHeight * 3 / 2 - 1; i >= imageWidth
                * imageHeight; i -= 2) {
            yuv[count++] = data[i - 1];
            yuv[count++] = data[i];
        }
        return yuv;
    }

    public static byte[] rotateYUV420Degree270(byte[] data, int imageWidth,
                                               int imageHeight) {
        byte[] yuv = new byte[imageWidth * imageHeight * 3 / 2];
        int nWidth = 0, nHeight = 0;
        int wh = 0;
        int uvHeight = 0;
        if (imageWidth != nWidth || imageHeight != nHeight) {
            nWidth = imageWidth;
            nHeight = imageHeight;
            wh = imageWidth * imageHeight;
            uvHeight = imageHeight >> 1;// uvHeight = height / 2
        }
        // ??Y
        int k = 0;
        for (int i = 0; i < imageWidth; i++) {
            int nPos = 0;
            for (int j = 0; j < imageHeight; j++) {
                yuv[k] = data[nPos + i];
                k++;
                nPos += imageWidth;
            }
        }
        for (int i = 0; i < imageWidth; i += 2) {
            int nPos = wh;
            for (int j = 0; j < uvHeight; j++) {
                yuv[k] = data[nPos + i];
                yuv[k + 1] = data[nPos + i + 1];
                k += 2;
                nPos += imageWidth;
            }
        }
        return rotateYUV420Degree180(yuv, imageWidth, imageHeight);
    }

RGB 转NV21（即YUV420SP)

    public static byte[] rgb2NV21(byte[] input, int width, int height) {
        final int frameSize = width * height;
        byte[] yuv420sp = new byte[width * height * 3 / 2];
        int uvIndex = frameSize;
        int R, G, B, Y, U, V;
        int index = 0;
        for (int j = 0; j < height; j++) {
            for (int i = 0; i < width; i++) {
                R = input[index * 3] & 0xff; //My rgba bytes are -128 to 127
                G = input[index * 3 + 1] & 0xff;
                B = input[index * 3 + 2] & 0xff;


                Y = ((66 * R + 129 * G + 25 * B + 128) >> 8) + 16;
                yuv420sp[index] = (byte) ((Y < 0) ? 0 : ((Y > 255) ? 255 : Y));
                if (j % 2 == 0 && index % 2 == 0) {
                    U = ((-38 * R - 74 * G + 112 * B + 128) >> 8) + 128;
                    V = ((112 * R - 94 * G - 18 * B + 128) >> 8) + 128;
                    yuv420sp[uvIndex++] = (byte) ((V < 0) ? 0 : ((V > 255) ? 255 : V));
                    yuv420sp[uvIndex++] = (byte) ((U < 0) ? 0 : ((U > 255) ? 255 : U));
                }
                index++;
            }
        }
        return yuv420sp;
    }