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BT.601/T.871:与RGB的转换(16位)

color-space rgb colors

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malat · 技术社区 · 6 年前

Y  = Min( Max( 0, Round( 255 * E'Y ) ), 255 )
Cb = Min( Max( 0, Round( 255 * E'Cb + 128 ) ), 255 )
Cb = Min( Max( 0, Round( 255 * E'Cr + 128 ) ), 255 )

[...]

Y  = Min(Max( 0, Round(   0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B)), 255 )
Cb = Min(Max( 0, Round(( -0.299 * R - 0.587 * G + 0.886 * B)/1.772 + 128 )), 255 )
Cr = Min(Max( 0, Round((  0.701 * R - 0.587 * G - 0.114 * B)/1.402 + 128 )), 255 )

Y  = Min(Max( 0, Round(  0.299  * R + 0.587  * G + 0.114  * B)), 255 )
Cb = Min(Max( 0, Round( -0.1687 * R - 0.3313 * G + 0.5    * B + 128 )), 255 )
Cr = Min(Max( 0, Round(  0.5    * R - 0.4187 * G - 0.0813 * B + 128 )), 255 )

我可以验证BT.601第2.5.1节第2.5.1节第2.5.1节亮度结构中的E'Y、E'Cb和E'Cr公式[…]:

E'Y = 0.299 * E'R + 0.587 * E'G + 0.114 * E'B

以及第2.5.2节重新标准化色差信号的构造[…]:

E'Cr = ( 0.701 * E'R - 0.587 * E'G - 0.114 * E'B) / 1.402
E'Cb = (-0.299 * E'R - 0.587 * E'G + 0.886 * E'B) / 1.772

 Y  = Min(Max( 0, Round(   0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B)), 65535 )
 Cb = Min(Max( 0, Round(( -0.299 * R - 0.587 * G + 0.886 * B)/1.772 + 32768 )), 65535 )
 Cr = Min(Max( 0, Round((  0.701 * R - 0.587 * G - 0.114 * B)/1.402 + 32768 )), 65535 )

所以我的问题是:RGB 16位信号到YCbCr的转换方程是什么?

我试着用一个快速的C代码来验证这个,但是上面好像是方程式不正确。

为了测试转换,我将生成的比特流封装在DICOM文件中(使用gdcmimg),然后使用DCMTK将DICOM文件转换为PPM:

$ dcmj2pnm ybr16.dcm ybr16.ppm

因为我的模板DICOM文件是用16位分配的位声明的,但是只有12位存储的dcmj2pnm会去掉高于12位最大值的高位,最终会变成绿色背景。

总而言之:方程式是正确的,我的测试不是。

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Rotem 6 年前

你的16位转换是对的 .

为了准确比较,我删除了 round -将所有值保持为类型 double (仅用于测试目的)。
在比较8位和16位的Cb、Cr时,最重要、最令人困惑的是抵消
在缩放(或除以)之前,需要减去偏移量 256 ):

Cb8 Cb16 ,并检查比率是否为 256个 ,
128 从 Cb8标准 ,然后减去 32768 从 Cb16级
减法运算类似于将值居中于0。

Pb8 = Cb8 - 128
Pb16 = Cb16 - 32768

现在你可以比较 Pb8 Pb16 :

Pb16 == Pb8*256

我曾经遵循MATLAB代码(比C更简单):

R = 50;G = 100;B = 150; %Initialize RGB to arbitrary values.

%8 bits conversion
Y  = min(max( 0, (   0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B)), 255 );
Cb = min(max( 0, (( -0.299 * R - 0.587 * G + 0.886 * B)/1.772 + 128 )), 255 );
Cr = min(max( 0, ((  0.701 * R - 0.587 * G - 0.114 * B)/1.402 + 128 )), 255 );

%Convert RGB to 16 bits.
scale = 256; %Assume conversion from 8 to 16 bits is scale by 256 (not scale by 65535/255).
R = R*scale;
G = G*scale;
B = B*scale;

%16 bits conversion
Y2  = min(max( 0, (   0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B)), 65535 );
Cb2 = min(max( 0, (( -0.299 * R - 0.587 * G + 0.886 * B)/1.772 + 32768 )), 65535 );
Cr2 = min(max( 0, ((  0.701 * R - 0.587 * G - 0.114 * B)/1.402 + 32768 )), 65535 );

Ydiff = Y*scale - Y2
Cb_diff = (Cb - 128)*scale - (Cb2 - 32768)
Cr_diff = (Cr - 128)*scale - (Cr2 - 32768)

结果:

Ydiff = 0
Cb_diff = 0
Cr_diff = 0

Cr Cb 没有偏移量 Pb 和 Pr

E'Cr = ( 0.701 * E'R - 0.587 * E'G - 0.114 * E'B) / 1.402
E'Cb = (-0.299 * E'R - 0.587 * E'G + 0.886 * E'B) / 1.772

Cr = E'Cr + 128
Cb = E'Cb + 128

对于16位:

Cr = E'Cr + 32768
Cb = E'Cb + 32768