【图像处理】RGB转YUV 优化

最近在项目的过程中需要用到 YUV 的 Y通道数据，但是原始数据图像为RGB格式，所以自己写了一个RGB2YUV的程序，并且进行优化，对此总结如下。

RGB2YUV 原理

RGB及YUV是两种不同的颜色空间，具体可以换算关系如下：

根据该换算关系，我们直接可以得到Y通道数据。

程序1

void rgb2yuv2(unsigned char *R,unsigned char *G,unsigned char *B,unsigned char *Y,int len)
{
//这里应有对指针的有效性判断，此处略
    for(int i=len;i!=0;i--){
        *Y++ = *R*0.299 + *G*0.587 + *B*0.114;
        R++;B++;G++;
    }

}

优化思路

不过这里涉及大量的浮点数运算，使得程序运行十分缓慢，为了加速，我们可以采用查表法及定点运算进行优化。

1、查表法

因为R/G/B通道的系数都已经固定了，只要预先求出[0..255]这些数值乘以系数对应的数值，在读取到对应R通道数据时，可以通过查表形式获取。

2、定点运算

由于系数均为小数点3位数，我们可以 先乘以299再除以1000 达到 乘以0.299 的目的。
同时，为了简化乘法，采用移位操作，向右移位10bit，则表示除以1024，对应的，我们只要在生成 查表数值 的时候，乘以1024即可。

综合1、2，我们可以先将：

对于R通道，[0..255] 乘以 0.299，再乘以1024，得到 256个对应的数值。G/B通道也采取类似操作。
在计算Y通道时，取出R/G/B通道对应的数值，求和并右移10位，得到最终数据。

程序2

int array[256];
// 生成各个通道对应的数值，并保存至表格
void genArray(float factor){ // factor是对应通道的系数。
    int i=0;
    for(i=0;i<256;i++){
        array[i]=(int)(factor*i*1024+0.5); 
    }
}

// RGB转YUV
void rgb2yuv(unsigned char *R,unsigned char *G,unsigned char *B,unsigned char *Y,int len)
{
//这里应有对指针的有效性判断，此处略
         for(int i=len;i!=0;i--){
               *Y++ = (RT[*R++]+GT[*G++]+BT[*B++])>>10;
        }

}

经验证，实际得到的图像与程序1得到的图像类似，误差为±1