OV6620 OV720摄像头YUV RGB格式说明

1视觉颜色的表示方法(RGB YUV HSI YIQ YcbCr YD6Dr CMY CMYK…）

在解释OV摄像头的几种格式之前，有必要简单地介绍一下视频或图像的颜色表示方法。

如果要通过上位机图像采集显示图片，必需熟悉图片的数据储存格式。如BMP格式是由文件头，信息头，调色板，位图数据构成，因此，如果是在VC 环境下采集图像，必须把数据转化为BMP格式进行内存分配和存储。TIF，JPG 也是一样的。值得一提的是VB 和MA TLAB在图像显示方面比VC有很大有优势。如果不用图像的形式显示储存，在VC里利用CDC在GetClientRect的区域上描点显示也不失一种上位面设计方案；在VB里也可以利用lable控件数组用不同的颜色排列组成可视的图片。

1.1RGB格式

RGB 在计算机领域有着举足轻重的地位, 由于色彩显示器使用红、绿、蓝3 色来产生需要的颜色, 所以被广泛用于计算机图形和成像之中。然而, 在处理现实世界的图像时,RGB 并非很有效, 因为它对所有色彩都用等长像素点的R、G、B 3 色加以合成。这就使得每个像素在R、G、B 3 个成分上拥有相同的像素深度和显示分辨率。而且, 处理RGB 色彩空间的图像也不是最有效的。

RGB有一个问题是数据量太大，采集里如果每一个相素都是3个BYTE的数据（R G B），是很没有必要的，于是有人就想去了两个相素点共用一种颜色的算法。这个算法就是著名的bayer算法的初始。

R感应红光，G感应绿光，B感应蓝光。在Bayer格式的图像中，图像一半的像素分配给G分量，而R和B分量则占图像的另一半像素。因为G分

量是R、B分量的两倍，所以如果G分量采用好的插值方法，不仅可以提高G 分量的质量，还可以提高R和B分量的质量。

Bayer格式示意图：

1.2YUV格式

人类的眼睛对低频信号比对高频信号具有更高的敏感度。事实上,人类的眼睛对明视度的改变也比对色彩的改变要敏感的多。YUV彩色电视信号传输时，将R、G、B改组成亮度信号和色度信号。PAL制式将R、G、B三色信号改组成Y、U、V信号，其中Y信号表示亮度，U、V信号是色差信号。

对人类而言, Y分量比U分量重要,根据人眼的这一特征,在不使用任何复杂算法的前提下,可以适当地抛弃U和V分量以达到压缩的目的,这就是部分取样。部分取样的常见方式有YUV444 (无压缩)、YUV422 ( 3313 %压缩)、YUV411 ( 5010 %压缩)、YUV420 (5010%压缩)等,其中的数字表明了Y,U , V 3个分量的取样比例,即各分量水平取样因子与垂直取样因子乘积的比例。以N ×N 大小的方阵为例,假设:

对Y取N ×N个数据单元,即水平取样因子Hy = N ;垂直取样因子Vy = N.

对U和V均取M1 ×M2个数据单元(0≤M1 ,M2≤N) ,即:水平取样因子Hu = M1 ,

Hv = M1 ;垂直取样因子Vu = M2 , Vv = M2 .

则Y、U、V取样比为( N ×N)∶( M1 ×M2 )∶(M1 ×M2 )。

若取N = 2 , M1 = 2 , M2 = 2 ,这就是YUV444的一种取样方式,没有压缩;

若取N = 2 , M1 = 2 , M2 = 1 ,这就是YUV422的一种取样方式,压缩比3313 %;

若取N = 2 , M1 = 1 , M2 = 1 ,这就是YUV411的一种取样方式,压缩比5010 %;

若取N = 2 , M1 = 1 , M2 = 1 ,这就是YUV420的一种取样方式,压缩比5010 %。

注意, 4∶2∶0并非是色差信号采样为0 ,而是和4∶1∶1相比,在水平方向上提高1倍色差采样频率,在垂直方向上以CrPCb间隔的方式减小一半色差采样。

1.3HSI格式

HSI模型中，H表示色调(Hue)，S表示饱和度(Saturation)，I表示亮度(Intensity，对应成像亮度和图像灰度)。这个模型的建立基于两个重要的事实：

①I分量与图像的彩色信息无关；

②和S分量与人感受颜色的方式是紧密相联的。这些特点使得HSI模型非常

适合借助人的视觉系统来感知彩色特性的图像处理算法。

上图的色相环描述了色相和饱和度两个参数。色相由角度表示，它反映了该彩色最接近什么样的光谱波长。

一般假定0°表示的颜色为红色，120°的为绿色，240°的为蓝色。0°到240°的色相覆盖了所有可见光谱的彩色，在240°到300°之间为人眼可见的非光谱

色（紫色）。饱和度是指一个颜色的鲜明程度，饱和度越高，颜色越深，如深红，深绿。

饱和度参数是色环的原点（圆心）到彩色点的半径的长度。由色相环可以看出，环的边界上纯的或饱和的颜色，其饱和度值为1。在中心是中性（灰色）阴影，饱和度为0。

亮度是指光波作用于感受器所发生的效应，其大小由物体反射系数来决定，反射系数越大，物体的亮度愈大，反之愈小。HSI模型的三个属性定义了一个三维柱形空间，如上图，柱形彩色空间所示。灰度阴影沿着轴线从底部的黑变到顶部的白，具有最高亮度。最大饱和度的颜色位于圆柱上顶面的圆周上。

1.4YcbCr格式

YCbCr则是在世界数字组织视频标准研制过程中作为ITU - R BT1601建议的一部分,其实是YUV经过缩放和偏移的翻版。其中Y与YUV中的Y含义一致, Cb , Cr同样都指色彩,只是在表示方法上不同而已。在YUV家族中, YCbCr 是在计算机系统中应用最多的成员,其应用领域很广泛,JPEG、MPEG均采用此格式。一般人们所讲的YUV大多是指YCbCr。

YCbCr有许多取样格式,如4∶4∶4 , 4∶2∶2 , 4∶1∶1和4∶2∶0。意义和YUV一样。

1.5YD6Dr格式

YD6Dr被用作SECAM复合色彩系统视频的标准。同样Y指颜色的透明度即灰度,而Db、Dr表示颜色信息。因为它主要用于模拟信号,在表示方法上与YUV稍有不同,所以自成一家。