NV21图片格式深入解析与代码实战-RGB转NV21与画框

2023-10-15 06:12
文章标签 实战 代码 深入 解析 图片格式 rgb 画框 nv21

本文主要是介绍NV21图片格式深入解析与代码实战-RGB转NV21与画框，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1.NV21格式图片解析

NV21图像格式属于 YUV颜色空间中的YUV420SP格式
每四个Y分量共用一组U分量和V分量，Y连续排序，U与V交叉排序

在这里插入图片描述

重点总结

  • uv交错模式
  • 4Y共用一组uv(2个)
  • 大小：UV= Y 的一半

排列方式如下

Y Y   Y Y   Y Y   Y Y
Y Y   Y Y   Y Y   Y Y

Y Y   Y Y   Y Y   Y Y
Y Y   Y Y   Y Y   Y Y

V U  V U  V U  V U

V U  V U  V U  V U

2.RGB图片转NV21—逐像素

基本公式

  • yuv --> rgb

    R = (298*Y + 411 * V - 57344)>>8
G = (298*Y - 101* U - 211* V+ 34739)>>8
B = (298*Y + 519* U- 71117)>>8

  • rgb --> yuv

    Y= (  66*R + 129*G  +  25*B)>>8 + 16 
U= (-38*R  -    74*G  + 112*B)>>8 +128
V= (112*R -    94*G  -   18*B)>>8   + 128

c++代码

#include <iostream>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <vector>
#include <fstream>
#include <string>void RGB2NV21()
{const char *filename = "yuv.yuv";cv::Mat Img = cv::imread("RGB.jpg");FILE  *fp = fopen(filename,"wb");if (Img.empty()){std::cout << "empty!check your image";return;}int cols = Img.cols;int rows = Img.rows;int Yindex = 0;int UVindex = rows * cols;unsigned char* yuvbuff = new unsigned char[1.5 * rows * cols];cv::Mat NV21(rows+rows/2, cols, CV_8UC1);cv::Mat OpencvYUV;cv::Mat OpencvImg;cv::cvtColor(Img, OpencvYUV, CV_BGR2YUV_YV12);int UVRow{ 0 };for (int i=0;i<rows;i++){for (int j=0;j<cols;j++){uchar* YPointer = NV21.ptr<uchar>(i);int B = Img.at<cv::Vec3b>(i, j)[0];int G = Img.at<cv::Vec3b>(i, j)[1];int R = Img.at<cv::Vec3b>(i, j)[2];//计算Y的值int Y = (77 * R + 150 * G + 29 * B) >> 8;YPointer[j] = Y;yuvbuff[Yindex++] = (Y < 0) ? 0 : ((Y > 255) ? 255 : Y);uchar* UVPointer = NV21.ptr<uchar>(rows+i/2);//计算U、V的值，进行2x2的采样if (i%2==0&&(j)%2==0){int U = ((-44 * R - 87 * G + 131 * B) >> 8) + 128;int V = ((131 * R - 110 * G - 21 * B) >> 8) + 128;UVPointer[j] = V;UVPointer[j+1] = U;yuvbuff[UVindex++] = (V < 0) ? 0 : ((V > 255) ? 255 : V);yuvbuff[UVindex++] = (U < 0) ? 0 : ((U > 255) ? 255 : U);}}}for (int i=0;i< 1.5 * rows * cols;i++){fwrite(&yuvbuff[i], 1, 1, fp);}fclose(fp);std::cout << "write to file ok!" << std::endl;std::cout << "srcImg: " << "rows:" << Img.rows << "cols:" << Img.cols << std::endl;std::cout << "NV21: " << "rows:" << NV21.rows << "cols:" << NV21.cols << std::endl;std::cout << "opencv_YUV: " << "rows:" << OpencvYUV.rows << "cols:" << OpencvYUV.cols << std::endl;cv::imshow("src", Img);//原图cv::imshow("YUV", NV21);//转换后的图片cv::imshow("opencv_YUV", OpencvYUV); //opencv转换后的图片cv::imwrite("NV21.jpg", NV21);cv::waitKey(30000);
}int main()
{RGB2NV21();return 0;
}

3.NV21图像逐个像素画框

结果展示

在这里插入图片描述

整体流程

将原始图像保存到一维数组

2个水平画线

2个竖直画线

主要难点就是找2个uv起始坐标的迭代公式

水平画线

y :外循环更新下一行，内循环改变一行值

uv:外循环更新下一行，内循环改变一行值

因为交错模式，uv内循环更新要隔着2个

因为4个y对应一组uv，uv外循环次数比y外循环次数少一半

Y分量起始位置更新公式

//计算Y分量在nv21Data数组中的起始位置：Y的数据+绘制横坐标位置
yStartIndex = (y+i_r) * imageWidth + x;

yStartIndex:Y分量在nv21Data数组中的起始位置
i_r:行更新值
imageWidth:图像宽
x:绘制起始点的横坐标位置

UV分量起始位置更新公式

// 计算UV分量在nv21Data数组中的起始位置：Y的数据+(UV数据行/2*数据宽度)+绘制横坐标（列）位置                   
uvStartIndex = imageWidth * imageHeight + ((y+i_r)/ 2 * imageWidth)  + x ;  

uvStartIndex:uv分量在nv21Data数组中的起始位置
i_r:行更新值
imageWidth:图像宽
imageHeight:图像高
x:绘制起始点的横坐标位置

竖直画线

y :外循环更新下一列，内循环改变一列值-间隔mageWidth渲染

uv:外循环更新下一列，内循环改变一列值

因为交错模式，uv外循环更新+2

因为4个y对应一组uv，uv内循环次数比y内循环次数少一半

Y分量起始位置更新公式

// 计算Y分量在nv21Data数组中的起始位置：Y的数据+绘制横坐标位置 
yStartIndex = (y) * imageWidth + x+i_c;

yStartIndex:Y分量在nv21Data数组中的起始位置
i_c:列更新值
imageWidth:图像宽
x:绘制起始点的横坐标位置

UV分量起始位置更新公式

// 计算UV分量在nv21Data数组中的起始位置：Y的数据+(UV数据行/2*数据宽度)+绘制列位置
uvStartIndex = imageWidth * imageHeight + (y/2 * imageWidth)  + x+(i_c);

uvStartIndex:uv分量在nv21Data数组中的起始位置
i_c:列更新值
imageWidth:图像宽
imageHeight:图像高
x:绘制起始点的横坐标位置

完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>/*** 水平画线*      y :外循环更新下一行，内循环改变一行值*      uv:外循环更新下一行，内循环改变一行值*      因为交错模式，uv内循环更新要隔着2个*      因为4个y对应一组uv，uv外循环次数比y外循环次数少一半** 参数：* unsigned char *nv21Data,int imageWidth, int imageHeight:图像的数据和宽高* int x:线条起始点的横坐标* int y:线条起始点的纵坐标* int line_len:线条的长度
*/
void draw_line_Horizontal(unsigned char *nv21Data,int imageWidth, int imageHeight,int x,int y,int line_len){//参数判断if(nv21Data==NULL || x>imageWidth || y>imageHeight||line_len>imageWidth){return;}int line_width = 3;//设置画线的宽度为3int y_width = line_width;//改变Y的宽度// 4个y共用一组vu,渲染的时候要/2+1int uv_width = y_width/2 + 1; //设置改变UV的宽度为 Y/2+1int yStartIndex, uvStartIndex;//定义起始位置// 设置Y分量for(int i_r=0;i_r<y_width;i_r++){//i_r表示行更新值// 计算Y分量在nv21Data数组中的起始位置：Y的数据+绘制横坐标位置yStartIndex = (y+i_r) * imageWidth + x;// 开始setfor (int i = 0; i < line_len; i++) {// 设置Y分量为蓝色nv21Data[yStartIndex + i] = 60;}}// 设置UV分量for(int i_r=0;i_r<uv_width;i_r++){//更新行位置// 计算UV分量在nv21Data数组中的起始位置：Y的数据+(UV数据行/2*数据宽度)+绘制横坐标（列）位置uvStartIndex = imageWidth * imageHeight + ((y+i_r)/ 2 * imageWidth)  + x ;// 开始setfor (int i = 0; i < line_len; i+=2) {// 设置UV分量为蓝色:因为UV交错分布,故+2nv21Data[uvStartIndex + i] = 100;nv21Data[uvStartIndex + i + 1] = 212;}}}/*** 竖直画线*      间隔一个imageWidth渲染*      y :外循环更新下一列，内循环改变一列值*      uv:外循环更新下一列，内循环改变一列值*      因为交错模式，uv外循环更新+2*      因为4个y对应一组uv，uv内循环次数比y内循环次数少一半** 参数：* unsigned char *nv21Data,int imageWidth, int imageHeight:图像的数据和宽高* int x:线条起始点的横坐标* int y:线条起始点的纵坐标* int line_len:线条的长度
*/
void draw_line_Vertical(unsigned char *nv21Data,int imageWidth, int imageHeight,int x,int y,int line_len){//参数判断if(nv21Data==NULL || x>imageWidth || y>imageHeight||line_len>imageWidth){return;}int line_width = 3;//设置画线的宽度为3int y_width = line_width;//改变Y的宽度// 4个y共用一组vu,渲染的时候要/2+1int uv_width = y_width/2+1; //设置改变UV的宽度为 Yint yStartIndex, uvStartIndex;//定义起始位置// 设置Y分量for(int i_c=0;i_c<y_width;i_c++){// 计算Y分量在nv21Data数组中的起始位置：Y的数据+绘制横坐标位置yStartIndex = (y+i_c) * imageWidth + x;// 开始setfor (int i = 0; i < line_len; i++) {// 设置Y分量为蓝色int index_y = yStartIndex + imageWidth*i;nv21Data[index_y] = 65;}}// 设置UV分量for(int i_c=0;i_c<uv_width;i_c+=2){//外循环更新的时候因为交错模式=每次更新列位置+2// 计算UV分量在nv21Data数组中的起始位置：Y的数据+(UV数据行/2*数据宽度)+绘制列位置uvStartIndex = imageWidth * imageHeight + (y/2 * imageWidth)  + x+(i_c);// 开始set：//    因为竖直方向 uv是y的一半，所以line_len/2//    又因为竖直方向内循环没有交错模式影响，不用跳过2for (int i = 0; i < line_len/2; i++) {int index_u = uvStartIndex + imageWidth*i;//下一行index：间隔imageWidth*iint index_v = uvStartIndex + imageWidth*i+1;nv21Data[index_u] = 100;nv21Data[index_v] = 212;}}
}void drawRectOnNv21Image(const char *pImagePath, int imageWidth, int imageHeight, int left, int top, int right, int bottom) {/*参数检测*/if(pImagePath==NULL || imageHeight==0 || imageWidth==0){printf("Error: Failed parameter\n");return;}/*程序运行主体*/FILE *file = fopen(pImagePath, "rb");if (file == NULL) {printf("Error: Failed fopen pImagePath\n");return;}// 计算NV21图片的总大小int imageSize = imageWidth * imageHeight * 3 / 2;fseek(file, 0, SEEK_END);int file_size = ftell(file);fseek(file, 0, SEEK_SET);// 判断文件是否为NV21格式:file_size!=imageSizeif(file_size!=imageSize){printf("Error: Failed imageSize!=1.5 * imageWidth * imageHeight \n");fclose(file);return;}// 申请空间存储图片yuv数据unsigned char *nv21Data = (unsigned char *)malloc(imageSize);if (nv21Data == NULL) {printf("Error: Failed malloc\n");fclose(file);return;}// 读取NV21图片数据fread(nv21Data, sizeof(unsigned char), imageSize, file);fclose(file);// 画矩形框int rectWidth = right - left;int rectHeight = bottom - top;// 上边框draw_line_Horizontal(nv21Data,imageWidth,imageHeight,left,top,rectWidth);// 下边框draw_line_Horizontal(nv21Data,imageWidth,imageHeight,left,bottom,rectWidth);// 左边框draw_line_Vertical(nv21Data,imageWidth,imageHeight,left,top,rectHeight);// 右边框draw_line_Vertical(nv21Data,imageWidth,imageHeight,right,top,rectHeight);// 保存结果为新的NV21图片char output_image_path[] = "output_nv21_image.nv21";FILE *outputFile = fopen(output_image_path, "wb");if (outputFile == NULL) {printf("Error: Failed fopen output_image_path\n");free(nv21Data);return;}fwrite(nv21Data, sizeof(unsigned char), imageSize, outputFile);fclose(outputFile);free(nv21Data);printf("Program ok!\n");printf("Output image save path:%s\n",output_image_path);
}int main() {const char *pImagePath = "input_nv21_iamge.nv21";    // NV21图片文件路径int imageWidth = 640;                   // 图片宽度int imageHeight = 480;                  // 图片高度int left = 200;                         // 矩形框左上角x坐标int top = 170;                          // 矩形框左上角y坐标int right = 430;                        // 矩形框右下角x坐标int bottom = 380;                       // 矩形框右下角y坐标drawRectOnNv21Image(pImagePath, imageWidth, imageHeight, left, top, right, bottom);return 0;
}

这篇关于NV21图片格式深入解析与代码实战-RGB转NV21与画框的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/215868。

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