YUV422(UYVY)转RGB565源代码及其讲解.md

目录

• 前言
• 源码
• 代码分析
  • YUV三个分量的关系
  • 循环遍历
• 结束语

前言

使用zmm220核心板，IFACE102版本的内核等，4300型号的LCD，XC7011_SC1145摄像头，亲测有效。

本文章使用Markdown写法。

源码

需要注意的是，这份代码适用于UYVYUYVYUYVY转RGB565，其它类型的转换，看完后面的讲解后自然会举一反三。可以设置一个参数，用于选择数据类型，函数体中用switch case。这里没进行这个处理。

/*
* YUV422打包数据,UYVY,转换为RGB565,
* inBuf -- YUV data
* outBuf -- RGB565 data
* imgWidth,imgHeight -- image width and height
* cvtMethod -- 无效参数
*/
int convert_uyvy_to_rgb(unsigned char *inBuf, unsigned char *outBuf, int imgWidth, int imgHeight, int cvtMethod)
{
	int rows ,cols;	/* 行列标志 */
	int y, u, v, r, g, b;	/* yuv rgb 相关分量 */
	unsigned char *YUVdata, *RGBdata;	/* YUV和RGB数据指针 */
	int Ypos, Upos, Vpos;	/* Y U V在数据缓存中的偏移 */
	unsigned int i = 0;

	YUVdata = inBuf;
	RGBdata = outBuf;
#if 0
	/*  YUYV */
	Ypos = 0;
	Upos = Ypos + 1;
	Vpos = Upos + 2;

	/* YVYU */
	Ypos = 0;
	Vpos = Ypos + 1;
	Upos = Vpos + 2;
#endif

#if 1   /* UYVY */
	Ypos = 1;
	Upos = Ypos - 1;
	Vpos = Ypos + 1;
#endif

	/* 每个像素两个字节 */
	for(rows = 0; rows < imgHeight; rows++)
	{
		for(cols = 0; cols < imgWidth; cols++)
		{
			/* 矩阵推到，百度 */
			y = YUVdata[Ypos];
			u = YUVdata[Upos] - 128;
			v = YUVdata[Vpos] - 128;

			r = y + v + ((v * 103) >> 8);
			g = y - ((u * 88) >> 8) - ((v * 183) >> 8);
			b = y + u + ((u * 198) >> 8);

			r = r > 255?255:(r < 0?0:r);
			g = g > 255?255:(g < 0?0:g);
			b = b > 255?255:(b < 0?0:b);

			/* 从低到高r g b */
			*(RGBdata ++) = (((g & 0x1c) << 3) | (b >> 3));	/* g低5位，b高5位 */
			*(RGBdata ++) = ((r & 0xf8) | (g >> 5));	/* r高5位，g高3位 */

			/* 两个字节数据中包含一个Y */
			Ypos += 2;
			//Ypos++;
			i++;
			/* 每两个Y更新一次UV */
			if(!(i & 0x01))
			{
				Upos = Ypos - 1;
				Vpos = Ypos + 1;
			}

		}
	}

	return 0;
}

这里面有几个关键点，一开始写错了，最好的办法是在纸上画出来，第二次重写的时候，在纸上画出来，编译运行一次性通过。光凭想象非常容易出纰漏或者进入思路误区。

代码分析

YUV三个分量的关系

首先你要确定ISP输出给CPU的控制器接口cim的数据排列方式，也就是上面传入的参数inBuf中Y、U、V三分量的存储方式。如：YUYV、YVYU、UYVY、VYUY等。特别要注意当配置寄存器以便输出黑白图的时候，要确定ISP输出的是YUV400，也就是UV也占字节，只不过都是0，如XC7011_SC1145；还是只单独输出Y，如：gc0308.

这个可以通过工具验证，建议使用海康的YUVplayer，比pYUV好用很多，也准确许多。

这里分析UYVY的存储方式，见下表：

YUV三分量各占一个字节，每两个Y共享一对UV，所以每个像素两个字节，在代码中的表现就是，Y递增两次才刷新一次UV，注意这里Y的递增是2，和网上的版本不同

据此可以很清晰的看出，对于UYVY来说，Y、U、V三个分量的关系如下：

Y=i和Y=i+2时
U=i-1;
V=i+1;

循环遍历

这个很容易搞错，特别是在做图像的裁剪时，一不注意就会数组越界导致段错误。

处理YUV422、RGB888等数据有个很实用的规律：对于遍历图像缓存数据的操作，特别是一个像素点对应多个字节的时候，for循环的遍历参数i、j等参考像素点的宽和高递增；而在循环体中涉及到图像缓存数据的操作，一律按照字节数来操作。RGB565数据处理也可以参考这个规律，只不过增加了数据的裁剪增补而已。

比如分析上面的例子：

图像的像素点宽高是imgHeight、imgWidth，所以for循环的写法就是:

for(rows = 0; rows < imgHeight; rows++)
{
   for(cols = 0; cols < imgWidth; cols++)
   {
   }
}

循环的参考条件是像素点的宽和高，这样能保证大方向不会出错——遍历每个像素点，不会漏数据（这是对每次递增1来说的，还要看循环体的具体操作）。

如果每个像素点都要操作，且一个像素点对应两个字节，那么在循环体中你一次就要处理两个字节的数据，这能明白吧？但是针对UYVY这种YUV数据来说，参见上表，一般理解为每4个字节对应两个像素，因为这样理解包含了YUV数据的特性，不会出现Y占一个字节，UV各占半个字节的错觉。所以上面代码的写法思路就是：保证最里层的循环体执行两次——遍历两个像素点——处理4个字节数据——更新两次Y——更新一次UV，这点很关键，否则循环体代码越写越乱，分析如下：

/* 矩阵推到，百度 */
			y = YUVdata[Ypos];
			u = YUVdata[Upos] - 128;
			v = YUVdata[Vpos] - 128;

			r = y + v + ((v * 103) >> 8);
			g = y - ((u * 88) >> 8) - ((v * 183) >> 8);
			b = y + u + ((u * 198) >> 8);

			r = r > 255?255:(r < 0?0:r);
			g = g > 255?255:(g < 0?0:g);
			b = b > 255?255:(b < 0?0:b);

			/* 从低到高r g b */
			*(RGBdata ++) = (((g & 0x1c) << 3) | (b >> 3));	/* g低5位，b高5位 */
			*(RGBdata ++) = ((r & 0xf8) | (g >> 5));	/* r高5位，g高3位 */

这部分代码是网上提供的YUV和RGB的转换公式，实测证明有效，但是要注意几点

• 括号不能少
  
  

• 要做数值边界判断和处理
  
  

• RGB的存储方式
  
  yuv分量转换的来的rgb分量，都是各占一个字节，实际的RGB中，R、B各占5bits，G占6bits，总共是16bits两个字节。在这两个字节中，低字节存放g的低3位(8bits中高6bits中的低3bits)和b的全部(8bits中的高5位)，高字节存放r的全部(8bits中的高5位)和g的高3位(8bits中高6bits中的高3bits)

/* 两个字节数据中包含一个Y */
			Ypos += 2;
			//Ypos++;
			i++;
			/* 每两个Y更新一次UV */
			if(!(i & 0x01))
			{
				Upos = Ypos - 1;
				Vpos = Ypos + 1;
			}

这个应该很好懂了，j++两次，循环体执行两次，Y更新了两次，UV更新了一次。

结束语

明白了这种写法的原理，你就可以举一反三了，比如：每次处理两个像素、数据按照YUYV排列等，找一个适合自己的写法，彻底搞懂就不会再卡壳了。

（完-共勉）