YUV相关色彩空间模型

2.1 YUV 与 YIQ YcrCb

        对于YUV模型,实际上很多时候,我们是把它和YIQ / YCrCb模型混为一谈的。

        实际上,YUV模型用于PAL制式的电视系统,Y表示亮度,UV并非任何单词的缩写。

        YIQ模型与YUV模型类似,用于NTSC制式的电视系统。YIQ颜色空间中的I和Q分量相当于将YUV空间中的UV分量做了一个33度的旋转。

        YCbCr颜色空间是由YUV颜色空间派生的一种颜色空间,主要用于数字电视系统中。从RGB到YCbCr的转换中,输入、输出都是8位二进制格式。

        三者与RGB的转换方程如下:

        RGB -> YUV:

       实际上也就是:

Y=0.30R+0.59G+0.11B , U=0.493(B-Y) , V=0.877(R-Y)

        RGB -> YIQ:

       RGB -> YCrCb:

        从公式中,我们关键要理解的一点是,UV / CbCr信号实际上就是蓝色差信号和红色差信号,进而言之,实际上一定程度上间接的代表了蓝色和红色的强度,理解这一点对于我们理解各种颜色变换处理的过程会有很大的帮助。

        我们在数字电子多媒体领域所谈到的YUV格式,实际上准确的说,是以YcrCb色彩空间模型为基础的具有多种存储格式的一类颜色模型的家族(包括YUV444 / YUV422 / YUV420 / YUV420P等等)。并不是传统意义上用于PAL制模拟电视的YUV模型。这些YUV模型的区别主要在于UV数据的采样方式和存储方式,这里就不详述。

        而在Camera Sensor中,最常用的YUV模型是 YUV422格式,因为它采用4个字节描述两个像素,能和RGB565模型比较好的兼容。有利于Camera Sensor和Camera controller的软硬件接口设计。

3 YUV2RGB快速算法分析

        这里指的YUV实际是YcrCb了,YUV2RGB的转换公式本身是很简单的,但是牵涉到浮点运算,所以,如果要实现快速算法,算法结构本身没什么好研究的了,主要是采用整型运算或者查表来加快计算速度。
首先可以推导得到转换公式为:

        R = Y + 1.4075 *(V-128)
       G = Y – 0.3455 *(U –128) – 0.7169 *(V –128)

YIQ

  YIQ色彩空间:

  YIQ色彩空间通常被北美的电视系统所采用,属于NTSC(National Television Standards Committee)系统。这里Y不是指黄色,而是指颜色的明视度(Luminance),即亮度(Brightness)。其实Y就是图像的灰度值(Gray value),而I和Q则是指色调(Chrominance),即描述图像色彩及饱和度的属性。在YIQ系统中,Y分量代表图像的亮度信息,I、Q两个分量则携带颜色信息,I分量代表从橙色到青色的颜色变化,而Q分量则代表从紫色到黄绿色的颜色变化。将彩色图像从RGB转换到YIQ色彩空间,可以把彩色图像中的亮度信息与色度信息分开,分别独立进行处理。

  RGB和YIQ的对应关系用下面的方程式表示:

  Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

  I = 0.596R – 0.275G – 0.321B

  Q = 0.212R – 0.523G + 0.311B