BMP 转 YUV (BMP2YUV)

2014/08/16 13:54
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本文介绍BMP 转 YUV。其实这是以前“数据压缩”实验课上的内容,前几天有人问我相关的问题,突然发现自己有一段时间没有接触BMP也有些生疏了,因此翻出资料总结一下。

BMP文件格式解析

位图文件(Bitmap-File,BMP)格式是Windows采用的图像文件存储格式,在Windows环境下运行的所有图像处理软件都支持这种格式。BMP位图文件默认的文件扩展名是bmp或者dib。BMP文件大体上分为四个部分:


位图文件头主要包括:

typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {
WORD bfType; /* 说明文件的类型 */
DWORD bfSize; /* 说明文件的大小,用字节为单位 */
WORD bfReserved1; /* 保留,设置为0 */
WORD bfReserved2; /* 保留,设置为0 */
DWORD bfOffBits; /* 说明从BITMAPFILEHEADER结构开始到实际的图像数据之间的字节偏移量 */
} BITMAPFILEHEADER;


位图信息头主要包括:

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {
DWORD biSize; /* 说明结构体所需字节数 */
LONG biWidth; /* 以像素为单位说明图像的宽度 */
LONG biHeight; /* 以像素为单位说明图像的高速 */
WORD biPlanes; /* 说明位面数,必须为1 */
WORD biBitCount; /* 说明位数/像素,1、2、4、8、24 */
DWORD biCompression; /* 说明图像是否压缩及压缩类型BI_RGB,BI_RLE8,BI_RLE4,BI_BITFIELDS */
DWORD biSizeImage; /* 以字节为单位说明图像大小,必须是4的整数倍*/
LONG biXPelsPerMeter; /*目标设备的水平分辨率,像素/米 */
LONG biYPelsPerMeter; /*目标设备的垂直分辨率,像素/米 */
DWORD biClrUsed; /* 说明图像实际用到的颜色数,如果为0,则颜色数为2的biBitCount次方 */
DWORD biClrImportant; /*说明对图像显示有重要影响的颜色索引的数目,如果是0,表示都重要。*/
} BITMAPINFOHEADER;


调色板实际上是一个数组,它所包含的元素与位图所具有的颜色数相同,决定于biClrUsed和biBitCount字段。数组中每个元素的类型是一个RGBQUAD结构。真彩色无调色板部分。

typedef struct tagRGBQUAD {
BYTE rgbBlue; /*指定蓝色分量*/
BYTE rgbGreen; /*指定绿色分量*/
BYTE rgbRed; /*指定红色分量*/
BYTE rgbReserved; /*保留,指定为0*/
} RGBQUAD;


紧跟在调色板之后的是 图像数据字节阵列。对于用到调色板的位图,图像数据就是该像素颜色在调色板中的索引值(逻辑色)。对于真彩色图,图像数据就是实际的R、G、B值。图像的每一扫描行由表示图像像素的连续的字节组成,每一行的字节数取决于图像的颜色数目和用像素表示的图像宽度。规定每一扫描行的字节数必需是4的整倍数,也就是DWORD对齐的。扫描行是由底向上存储的,这就是说,阵列中的第一个字节表示位图左下角的像素,而最后一个字节表示位图右上角的像素。

读取BMP文件,提取RGB数据的流程

流程如下图所示:


在这里需要注意的的是,根据BMP每像素所占的比特数不同(8,16,32 bpp),分为不同的处理方法,如下图所示。


下面看看16bpp的BMP文件操作:

R,G,B在16bit中所占的位数如下图所示


for (Loop = 0;Loop < height * width;Loop +=2)
{
       *rgbDataOut = (Data[Loop]&0x1F)<<3;
       *(rgbDataOut + 1) = ((Data[Loop]&0xE0)>>2) + 			((Data[Loop+1]&0x03)<<6);
       *(rgbDataOut + 2) = (Data[Loop+1]&0x7C)<<1;
       rgbDataOut +=3;
}

1-8bpp的BMP文件操作:

int shiftCnt = 1;
while (mask)
{
unsigned char index = mask == 0xFF ? Data[Loop] : ((Data[Loop] & mask)>>(8 - shiftCnt * info_h.biBitCount));
* rgbDataOut = pRGB[index].rgbBlue;
* (rgbDataOut+1) = pRGB[index].rgbGreen;
* (rgbDataOut+2) = pRGB[index].rgbRed;
if(info_h.biBitCount == 8)	mask = 0;
Else 	mask >>= info_h.biBitCount;
rgbDataOut+=3;
shiftCnt ++;
}


BMP转换为YUV

 

RGB到色差信号的转换如下所示:

Y=0.2990R+0.5870G+0.1140B

R-Y=0.7010R-0.5870G-0.1140B

B-Y=-0.2990R-0.5870G+0.8860B

为了使色差信号的动态范围控制在0.5之间,需要进行归一化,对色差信号引入压缩系数。归一化后的色差信号为:

U=-0.1684R-0.3316G+0.5B

V=0.5R-0.4187G-0.0813B


YUV文件的格式

转换后的YUV数据需要存成YUV文件(在这里是YUV420P格式)。YUV文件的格式很简单,先连续存Y,然后U,然后V,如图所示。


BMP 转 YUV程序下载地址:http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/6469807




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