一种yuv到hsv颜色空间的转换方法和系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种YUV到HSV颜色空间的转换方法和系统，涉及图像处理领域，具体包括如下步骤：将YUV格式的图片每一像素点通过查预先计算的YUV至RGB对应关系表转换为去掉Y分量的RGB格式的对应数值R’G’B’；将每一像素点RGB格式的对应数值R’G’B’转为HSV格式的对应数值。该算法在保证精度的情况下提升算法的速度，使得计算机可以在表格中迅速定位，快速的将YUV通道转到HSV通道。
【专利说明】
-种YUV到HSV颜色空间的转换方法和系统
技术领域
[0001] 本发明设及图像处理领域，特别是指一种YUV至化SV颜色空间的转换方法和系统。
【背景技术】
[0002] 在目前视频编解码过程中，图像的格式往往是YUV格式，在此基础上若进行图像处 理操作的话，需要转换颜色空间，通常情况会转换到RGB颜色空间，更深层次一点，需要转到 HSV颜色空间。
[0003] 现有技术由YUV转换到服V需要先转换到RGB,再转换到服V。
[0004] 传统的YUV转RGB公式为：
[0005] R = Y+1.40^(V-128)
[0006] G = Y-O. ：M4* 化-128)-0.714*(V-128)
[0007] B = Y+1.77 巧化-128)
[000引传统RGB转服V的公式为
[0009] Vmax=max(R,G,B)
[0010] Vmin=min(R,G,B)
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016] 其中R，G，B，H，S，V分别代表了图像中某个位置在各自通道处的数值，其中RGB的范 围是[0,255]的整数，HSV的范围是[0，1]的浮点数，是归一化后的值。Vmax和Vmin分别是RGB的 最大值和最小值。
[0017] Y代表亮度信号通道，U代表色度信号通道，V代表色差信号通道，H代表色调通道，S 代表饱和度通道，V代表明度通道，R代表红色通道，G代表绿色通道，B代表蓝色通道。
[0018] 可见在两次转换过程当中出现了多次的负数，浮点乘法，除法等耗时的操作，运两 个转换有固定的公式可寻，但是依据公式，计算过程需要大量的浮点运算，除法等操作，CPU 运行起来非常耗时，无法达到实时处理的要求，现有的一些基于CPU的快速转换方法会导致 过多的精度损失。
[0019] 在YUV转RGB的过程中，R通道需要Y和V的信息，G通道需要YUV立通道的信息，B通道 需要Y和U的信息。由于颜色范围是[0,255]，想要查表的话，R通道需要256*256的维度，G通 道需要256*256*256的维度，B需要256*256的维度，想要维护运么大的表格是很困难的，计 算机想要在如此巨大的表格中快速定位很困难。
【发明内容】
[0020] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种YUV到服V颜色空间的转换算法，实现由YUV 至化SV的快速准确转换。
[0021] 基于上述目的本发明提供的一种YUV至化SV颜色空间的转换方法，包括如下步骤：
[0022] 将YUV格式的图片每一像素点通过查预先计算的YUV至RGB对应关系表转换为去掉 Y分量的RGB格式的对应数值R'G'B' ；
[0023] 将每一像素点RGB格式的对应数值R'G'B'转为服V格式的对应数值。
[0024] 所述YUV至RGB对应关系表为：
[00剧通过公式
[00%] R'=1.40^(V-128)
[0027] G'=-0.344*(U-128)-0.714*(V-128)
[0028] B'=1.77 巧化-128)
[00巧]其中，U取0到255的整数，
[0030] V取0到255的整数；
[0031] U代表色度信号通道，V代表色差信号通道；
[0032] 将U和V所有取值代入上述公式得到YUV至RGB对应关系表。
[0033] 将每一像素点RGB格式的对应数值R'G'B'转为HSV格式的对应数值，包括如下具体 步骤：
[0034] 将R'G'B'的每一像素点通过查H对应关系表，与该像素点满足公式条件的分子进 行乘法运算后得到该像素点服V色调通道H的数值；
[0035] 将每一像素点的R'G'B'的最大值与该像素点亮度信号值Y相加，将得出的数值取 倒数后，查S对应关系表，得到该像素点HSV饱和度通道S的数值；
[0036] 将每一像素点的R'G'B'的最大值加上该点亮度信号值Y得到该像素点的明度通道 V的数值。
[0037] 所述H对应关系表为:根据公;其中V\ax代表R'G'B'的最大值， f V\in代表R'G'B'的最小值；
[003引 ^3广^。取0到255的整数；
[0039] 将V\ax-V\in所有取值代入上沐公古得卸H对应关系表。
[0040] 所述S对应关系表为:根据公 其中r max取0到255整数，代表R'G' i' B'的最大值，将y/ max所有取值代入上述公式得到S对应关系表。
[0041] 所述的一种YUV到HSV颜色空间的转换方法，所述得到YUV至RGB对应关系表的公式 为：
9
[0042] 其中H代表色调通道。
[0043] 当满足所述公式中V' max = G'或V' max = B '的条件时，将巧（V' max-V' min)或4*(V' max-y/min)进行移位操作。
[0044] -种YUV到HSV颜色空间的系统，包括:临时转换模块和计算模块;临时转换模块用 于将YUV格式的图片每一像素点通过查预先计算的YUV至RGB对应关系表转换为去掉Y分量 的RGB格式的对应数值R'G'B' ；
[0045] 所述计算模块用于将每一像素点RGB格式的对应数值R'G'B'转为HSV格式的对应 数值。
[0046] 所述计算模块包括H转换模块、S转换模块和V转换模块；
[0047] 所述H转换模块，用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的色调通 道H的数值；
[004引所述S转换模块，用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的饱和度 通道S的数值。
[0049] 所述V转换模块，用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的饱和度 通道V的数值。
[0050] 所述临时转换模块包括临时存储单元和临时处理单元；临时存储单元用于存储 YUV至RGB对应关系表，临时处理单元用于将YUV格式的图片每一像素点通过查预先计算的 YUV至RGB对应关系表转换为去掉Y分量的RGB格式的对应数值R'G' B'。
[0051] 所述H转换模块包括第一处理模块和第一存储模块，第一处理模块用于将像素点 的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的饱和度通道S的数值;第一存储模块用于存储H 对应关系表。
[0052] 所述S转换模块包括第二处理模块和第二存储模块，第二处理模块用于将像素点 的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的饱和度通道S的数值;第二存储模块用于存储S 对应关系表。
[0化3] 所述YUV至RGB对应关系表:通过公式
[0054] R'=1.40^(V-128)
[0055] G，=-0.344*(U-128)-0.714*(V-128)
[0化6] B'=1.77 巧化-128)
[0化7]其中，U取0到255的整数，
[0化引 V取0到255的整数；
[0059] U代表色度信号通道，V代表色差信号通道；
[0060] 将U和V所有取值代入上述公井俱丕IlYTIV否Rr, R对巧关系表。
[0061] 所述H对应关系表:根据公： 其中代表R'G'B'的最大值， V\in代表R'G'B'的最小值；
[00创 Vmax-V'min取0到255的整数；
[0063] 将V\ax-V\in所有取值代入上述公式得到H对应关系表。
[0064] 所述S对应关系表:根据公式
其中V^ax取0到255整数，V\ax代表R'G'B' 的最大值，将V^max所有取值代入上述公式得到S对应关系表。
[0065] 从上面所述可W看出，本发明提供的从YUV至化SV颜色空间转换的方法和系统，与 现有技术方法相比具有W下有益效果：
[0066] 通过预先建立的YUV转RGB对应关系表格等方式，简化了颜色空间转换过程中的计 算量;而且，通过减少Y分量制作表格临时定义R'G'B'空间，从而控制了表格的维度，使得运 算简洁，计算机可W在表格中迅速定位，快速的将YUV通道转到HSV通道，比用公式逐步计算 可节省时间，在保证精度的情况下提升了算法的速度。
【附图说明】
[0067] 图1为本发明实施例1 一种YUV转换成RGB的方法的流程示意图；
[0068] 图2为本发明实施例2-种YUV转换成RGB的方法的流程示意图；
[0069] 图3为本发明实施例3-种YUV转换成RGB的系统示意图；
[0070] 图4为本发明实施例4 一种YUV转换成RGB的系统示意图。
【具体实施方式】
[0071] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0072] 如图1所示，本发明提供一种YUV至化SV颜色空间的转换方法的一个实施例，包括：
[0073] 步骤101将YUV格式的图片每一像素点通过查预先计算的YUV至RGB对应关系表转 换为去掉Y分量的RGB格式的对应数值R'G'B' ；
[0074] 步骤102将每一像素点RGB格式的对应数值R ' G ' B '转为HSV格式的对应数值。
[0075] 如图2所示，本发明提供一种YUV至化SV颜色空间的转换方法另一个实施例为，包 括：
[0076] 步骤201:将YUV格式的图片每一像素点通过查预先计算的YUV至RGB对应关系表 (表1)转换为去掉Y分量的RGB格式的对应数值R'G'B'；
[0077] YUV至RGB对应关系表(表1)计算方式：
[0078] 查表法从YUV转RGB
[0079] 在YUV转RGB的过程中，R通道需要Y和V的信息，G通道需要YUVS通道的信息，B通道 需要Y和U的信息。由于颜色范围是[0,255]，想要查表的话，R通道需要256*256的维度，G通 道需要256*256*256的维度，B需要256*256的维度，想要维护运么大的表格是很困难的，计 算机想要在如此巨大的表格中快速定位也是比较困难的。
[0080] 将YUV转RGB的公式变为：
[0081 ] R'=1.40^(V-128)
[0082] G'=-0.344*(U-128)-0.714*(V-128)
[0083] B'=1.77 巧化-128)
[0084] U取0到255整数
[0085] V取 0 到255
[0086] 将U和V所有取值代入上述公式得到表1。
[0087] 运样查表1的话，R和B只需要256的维度，G通道需要256*256的维度。通过查表1，可 W很快的将YUV通道转换为R'G'B'。
[0088] 步骤202:将每一像素点RGB格式的对应数值R ' G ' B '转为HSV格式的对应数值。
[0089] 步骤202a:将R'G'B'的每一像素点通过查H对应关系表(表2)，与该像素点满足公 式条件的分子进行乘法运算后得到该像素点HSV色调通道H的数值；
[0090] H对应关系表(表2)计算方式：
[0091] 根据公式
[0092]
[0093] 将
蔭体作为表格，V\ax和V\in都是0-255的范围，y/max-V^in取0到 255整数，具体是将y/ max-y/ min所有取值代>
!到表2。
[0094] 判断某一点满足公式中的某个条件，计算符合计算完分子W后，查表找到表2中对 应的数值，将分子乘W运个对应的数值，得到该点HSV的色调H。运种操作的耗时会比做除法 的耗时少。
[0095] 当满足公式中 V' max = G'或 V' max = B'的条件下，2*(V' max-V' min)和 4*(V' max-V' min)都 可W由计算机的移位操作进行代替，即 << 操作符，即W位移操作代替分子乘或乘W4,从 而加快运行速度。
[0096] 其中上述公式的推导过程 为：
[0097] 先用R'G'B'空间重写服V的转换公式（1)
[009引
[0099]
[0100]
[0101]
[0側 …
[0103] 其中V'max和V'min分别是R'G'B'的最大值和最小值。
[0104] 根据条件if化<0化二化1通过如下推导，可得出结论，只有在Vmax = R'且G'<B'的情 况下才会出现上述H<0的条件。
[0105] 推导如下：
[0106] 假设当前情况是V'max = G'，此时有两种情况，R'含B'和R'<B'。假设是第一种R' > B '情况，此时
V 'max为G'，V 'min为B'，带入公式，进行通分后
分母一定是大于0的数，因此H的符号只跟分子有关，展开分子得2* 6'-8'-3'，重新分组变为(6'-8'）+ (6'-1〇。由于6'是最大值，大于8'和1?'，因此(6'-8'）+ (6'-1〇是正数。同理可证1?'<8'的情况^及￥\3、= 8'的两种情况，因此只有￥。3、= 1?'的时候 H会小于0,此的
4的符号只取决于G'和B'的大小关系。
[0107] 将H<0的情况带入到公式中，变为公式(2):
[010 引
)[0109] 将最后的H=H/6,运个归一化操作带入公式中，同时进行通分得到公式(3):
[0110]
[0111] 步骤20化:将每一像素点的R'G'B'的最大值与该像素点亮度信号值Y相加，将得出 的数值取倒数后，查S对应关系表(表3)，得到该像素点HSV饱和度通道S的数值；
[0112] S通道对应表(表3)计算方式：
[0113] 可W搞
昨为查表来计算。将V'max取0到255的所有整数代入
得到表 3。
[0114] 步骤202c:将每一像素点的R'G'B'的最大值加上该点亮度信号值Y得到该像素点 的明度通道V的数值。
[0115] 该实施例没有将颜色空间转换为RGB,而是转为没有Y分量，临时定义的R'G'B'空 间，同时该实施例的表格可由输入(即UV分量），直接转换出最后的结果，同时也控制了表格 的维度，即256+256巧56+256维度，使计算机能够快速的访问，在保证精度的情况下提升了 算法的速度，在YUV转RGB的过程中，该方法使得计算机可W在表格中迅速定位，还可W快速 的将YUV通道转到服V通道，比用公式逐步计算可节省70-75%的时间。
[0116] 如图3所示，本发明提供一种YUV至化SV颜色空间的转换系统的一个实施例，包括：
[0117] 临时转换模块301和计算模块302;
[0118] 临时转换模块用于将YUV格式的图片每一像素点通过查预先计算的YUV至RGB对应 关系表转换为去掉Y分量的RGB格式的对应数值R'G'B'；
[0119] 所述计算模块用于将每一像素点RGB格式的对应数值R'G'B'转为HSV格式的对应 数值。
[0120] 如图4所示，本发明提供一种YUV至化SV颜色空间的转换系统的一个实施例，包括：
[0121] 临时转换模块401和计算模块402;临时转换模块用于将YUV格式的图片每一像素 点通过查预先计算的YUV至RGB对应关系表转换为去掉Y分量的RGB格式的对应数值R'G'B'；
[0122] 所述计算模块用于将每一像素点RGB格式的对应数值R'G'B'转为HSV格式的对应 数值。
[0123] 所述计算模块包括H转换模块4021、S转换模块4022和V转换模块4023;
[0124] 所述H转换模块，用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的色调通 道H的数值；
[0125] 所述S转换模块，用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的饱和度 通道S的数值。
[0126] 所述V转换模块，用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的饱和度 通道V的数值。
[0127] 所述临时转换模块包括临时存储单元4011和临时处理单元4012;临时存储单元用 于存储YUV至RGB对应关系表，临时处理单元用于将YUV格式的图片每一像素点通过查预先 计算的YUV至RGB对应关系表转换为去掉Y分量的RGB格式的对应数值R'G' B'。
[0128] 所述H转换模块包括第一处理模块4021a和第一存储模块4021b，第一处理模块用 于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的饱和度通道S的数值;第一存储模块 用于存储H对应关系表。
[0129] 所述S转换模块包括第二处理模块402?和第二存储模块4022b，第二处理模块用 于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的饱和度通道S的数值;第二存储模块 用于存储S对应关系表。
[0130] 所述YUV至RGB对应关系表:通过公式
[0131] R，=1.40^(V-128)
[0132] G'=-0.344*(U-128)-0.714*(V-128)
[0133] B'=1.77 巧化-128)
[0134] 其中，U取0到255的整数，
[0135] V取0到255的整数；
[0136] U代表色度信号通道，V代表色差信号通道；
[0137] 将U和V所有取值代入上述公式得到YUV至RGB对应关系表。
[013引所述H对应关系表:根据公式 其中代表R'G'B'的最大值， V\in代表R'G'B'的最小值；
[0139] Vmax-V'min取0到255的整数；
[0140] 将V\ax-V\in所有取值代入上述公式得到H对应关系表。
[0141] 所述S对应关系表:根据公式
其中取0到255整数，V\ax代表R'G'B' 的最大值，将所有取值代入上述公式得到S对应关系表。
[0142] 所属领域的普通技术人员应当理解：W上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非 旨在暗示本公开的范围（包括权利要求)被限于运些例子;在本发明的思路下，W上实施例 或者不同实施例中的技术特征之间也可W进行组合，步骤可W W任意顺序实现，并存在如 上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0143] 另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难W理解，在所提供的附图中可 W示出或可W不示出与集成电路（IC)忍片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可W W框图的形式示出装置，W便避免使本发明难W理解，并且运也考虑了 W下事实，即关于运 些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的（即，运些细节应当 完全处于本领域技术人员的理解范围内）。在阐述了具体细节(例如，电路）W描述本发明的 示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可W在没有运些具体细节 的情况下或者运些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，运些描述应被认为是说明 性的而不是限制性的。
[0144] 尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描 述，运些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例 如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可W使用所讨论的实施例。
[0145] 本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有运样的替换、 修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进 等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种YUV到HSV颜色空间的转换方法，其特征在于，包括如下步骤： 将YUV格式的图片每一像素点通过查预先计算的YUV至RGB对应关系表转换为去掉Y分 量的RGB格式的对应数值R'G'B' ； 将每一像素点RGB格式的对应数值R ' G ' B '转为HSV格式的对应数值。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述YUV至RGB对应关系表为： 通过公式 R' = 1.402*(V-128) G'=-0.：M4* 化-128)-0.714*(V-128) B' = 1.772* 化-128) 其中，U取0到255的整数， V取0到255的整数； U代表色度信号通道，V代表色差信号通道； 将U和V所有取值代入上述公式得到YUV至RGB对应关系表。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将每一像素点RGB格式的对应数值R'G'B' 转为HSV格式的对应数值，包括如下具体步骤： 将R'G'B'的每一像素点通过查Η对应关系表，与该像素点满足公式条件的分子进行乘 法运算后得到该像素点服V色调通道Η的数值； 将每一像素点的R'G'B'的最大值与该像素点亮度信号值Υ相加，将得出的数值取倒数 后，查S对应关系表，得到该像素点HSV饱和度通道S的数值； 将每一像素点的R'G'B'的最大值加上该点亮度信号值Y得到该像素点的明度通道V的 数值。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Η对应关系表为：根据公式其中y/ max代表R ' G ' Β '的最大值，y/ min代表R ' G ' Β '的最小值； V\ax-V\in取0到255的整数； 将r max-V\in所有取值代入上述公式得到Η对应关系表。5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S对应关系表为:根据公式其中V\ax'取0到255整数，V\ax'代表R' G ' Β '的最大值，将r max'所有取值代入上述公式得到S 对应关系表。6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述公式为：其中Η代表色调通道。 7 .根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当满足所述公式中y/max = G/或y/max = B/的 条件时，将2*(V' max-ν' min)或4*(V' max-ν' min)进行移位操作。8. -种YUV到HSV颜色空间的系统，其特征在于，包括： 临时转换模块，用于将YUV格式的图片每一像素点通过查预先计算的YUV至RGB对应关 系表转换为去掉Y分量的RGB格式的对应数值R'G'B'，； 计算模块，用于将每一像素点RGB格式的对应数值R'G'B'转为HSV格式的对应数值。9. 根据权利要求8所述的一种YU巧化SV颜色空间的系统，其特征在于，包括:所述计算 模块包括Η转换模块、S转换模块和V转换模块； 所述Η转换模块，用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的色调通道Η 的数值； 所述S转换模块用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的饱和度通道S 的数值； 所述V转换模块用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换为该像素点HSV的饱和度通道V 的数值。10. 根据权利要求8所述的一种YUV到HSV颜色空间的系统，其特征在于，所述临时转换 模块包括临时存储单元和临时处理单元；临时存储单元用于存储YUV至RGB对应关系表，临 时处理单元用于将YUV格式的图片每一像素点通过查预先计算的YUV至RGB对应关系表转换 为去掉Y分量的RGB格式的对应数值R'G'B'。11. 根据权利要求9所述的一种YUV到HSV颜色空间的系统，其特征在于，所述Η转换模块 包括第一处理模块和第一存储模块，第一处理模块用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换 为该像素点服V的饱和度通道S的数值;第一存储模块用于存储取?应关系表。12. 根据权利要求9所述的一种YUV到HSV颜色空间的系统，其特征在于，所述S转换模块 包括第二处理模块和第二存储模块，第二处理模块用于将像素点的R'G'B'的对应数值转换 为该像素点HSV的饱和度通道S的数值;第二存储模块用于存储S对应关系表。13. 根据权利要求10所述的一种YUV到HSV颜色空间的系统，其特征在于，所述YUV至RGB 对应关系表:通过公式 R' = 1.402*(V-128) G'=-0.344*(U-128)-0.714*(V-128) B' = 1.772* 化-128) 其中，U取ο到255的整数， V取0到255的整数； U代表色度信号通道，V代表色差信号通道； 将U和V所有取值代入上述公式得到YUV至RGB对应关系表。14. 根据权利要求11所述的一种YUV到HSV颜色空间的系统，其特征在于，所述Η对应关 系表:根据公式其中r max代表R ' G ' Β '的最大值，y/ min代表R ' G ' Β '的最小 值； V\ax-V\in取0到255的整数； 将V\ax-V\in所有取值代入上述公式得到Η对应关系表。15. 根据权利要求12所述的一种YUV到HSV颜色空间的系统，其特征在于，所述S对应关 系表:根据公式其中r max'取0到255整数，y/ max'代表R ' G ' Β '的最大值，将y/ max'所 有取值代入上述公式得到S对应关系表。
【文档编号】H04N9/64GK105847775SQ201610200643
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】杨帆, 白茂生, 魏伟, 蔡砚刚, 刘阳
【申请人】乐视控股（北京）有限公司, 乐视云计算有限公司