Преобразование bitmap в YCbCr и обратно

@Ermak_nk · Регистрация: 11.08.2012

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Доброго времени суток. Нужно преобразовать изображение из формата RGB в YCbCr и обратно.
В принципе все работает, но после преобразования цвета искажены. Коэффициенты проверил не один раз - все правильно, кто может подсказать в чем косяк?
(изображение прилагаются, изменен размер, преобразовано в jpg)

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
unsigned char* RGBToYCbCr(BITMAPINFOHEADER* bh, unsigned char* lpSurface)
{
    __int16 Y, Cb, Cr;
    int imgData;
    char lnPixel;
    unsigned char r,g,b;
    unsigned char* lpSurface2;
 
    lpSurface2 = new unsigned char[bh->biHeight * bh->biWidth * (bh->biBitCount/8)];
    lnPixel = bh->biBitCount/8;
 
 
    for(int i = 0; i < bh->biHeight/8; i++)//блоки по вертикале
    {
        for(int j = 0; j < bh->biWidth/8; j++)//блоки по горизонтале
        {
            imgData = ((i*8)*bh->biWidth + j*8)*lnPixel; //начальная координата блока
            for(int k = 0; k < 8; k++)//пиксели по вертикале
            {
                for(int l = 0; l < 8; l++)//пиксели по горизонтале
                {
                    r = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel];
                    g = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 1];
                    b = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 2];
 
                    Y = 0.299*r + 0.587*g + 0.114*b;
                    Cb = 128 - 0.168736*r - 0.331264*g + 0.5*b;
                    Cr = 128 + 0.5*r - 0.418688*g + 0.081312*b;
 
                    if(Y>255) Y=255;
                    else if(Y<0) Y=0;
                    if(Cb>255) Cb=255;
                    else if(Cb<0) Cb=0;
                    if(Cr>255) Cr=255;
                    else if(Cr<0) Cr=0;
 
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel] = Y;
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 1] = Cb;
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 2] = Cr;
 
                }
            }
        }
    }
 
    delete[] lpSurface;
 
    return lpSurface2;
}
 
 
unsigned char* YCbCrToRGB(BITMAPINFOHEADER* bh, unsigned char* lpSurface)
{
    unsigned char Y, Cb, Cr;
    int imgData;
    char lnPixel;
    __int16 r,g,b;
    unsigned char* lpSurface2;
 
    lpSurface2 = new unsigned char[bh->biHeight * bh->biWidth * (bh->biBitCount/8)];
    lnPixel = bh->biBitCount/8;
 
 
    for(int i = 0; i < bh->biHeight/8; i++)//блоки по вертикале
    {
        for(int j = 0; j < bh->biWidth/8; j++)//блоки по горизонтале
        {
            imgData = ((i*8)*bh->biWidth + j*8)*lnPixel; //накальная координата блока
            for(int k = 0; k < 8; k++)//пиксели по вертикале
            {
                for(int l = 0; l < 8; l++)//пиксели по горизонтале
                {
                    Y = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel];
                    Cb = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 1];
                    Cr = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 2];
 
                    r = Y + 1.402*(Cr-128);
                    g = Y - 0.34414*(Cb - 128) - 0.71414*(Cr - 128);
                    b = Y + 1.772*(Cb - 128);
 
                    if(r>255) r=255;
                    else if(r<0) r=0;
                    if(g>255) g=255;
                    else if(g<0) g=0;
                    if(b>255) b=255;
                    else if(b<0) b=0;
 
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel] = r;
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 1] = g;
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 2] = b;
 
                }
            }
        }
    }
 
    delete[] lpSurface;
    return lpSurface2;
}

Заранее спасибо

ValeryS · 09.02.2013, 17:25

Сообщение от Ermak_nk

__int16 Y, Cb, Cr;

Сообщение от Ermak_nk

Y = 0.299*r + 0.587*g + 0.114*b;

потеря точности
или работай с целочисленными константами
или Y делай double

Сообщение от Ermak_nk

if(Y>255) Y=255;
* * * * * * * * * * else if(Y<0) Y=0;

при правильном преобразовании Y лежит в диапазоне 0-255
проверка лишняя

@Ermak_nk · 09.02.2013, 18:47 **[ТС]**

Сообщение от ValeryS

или Y делай double

не помогло, все тот же результат, даже когда все переменные, участвующие в вычислениях сделал double

Добавлено через 1 час 4 минуты
почему то неправильно кодируется или восстанавливается красная компонента...

ValeryS · 09.02.2013, 18:54

по моему ты наврал с формулами
вот формулы которые используются в телевидении (на память пишу)коэффициенты более грубые

Y=0.29R+0.6G+0.11B
R-Y= 1.0R-(0.29R+0.6G+0.11B)=0.71R-0.6G-0.11B
B-Y=1.0B-(0.29R+0.6G+0.11B)=-0.29R-0.6G+0.89B

B-Y R-Y сигнал двуполярный ну у тебя смешение используется 128
но почему в одном случае + в другом -

Сообщение от Ermak_nk

Cb = 128 - 0.168736*r - 0.331264*g + 0.5*b;
Cr = 128 + 0.5*r - 0.418688*g + 0.081312*b;

оба должны быть плюса
проверка простая при белом
R G B равны 1(здесь 255 ) цветоразностные равны 0
при черном R G B равны 0 цветоразностные равны 0

Добавлено через 3 минуты
восстановление
R=R-Y +Y ;
B= B-Y +Y;

@Ermak_nk · 09.02.2013, 19:14 **[ТС]**

Сообщение от ValeryS

по моему ты наврал с формулами
вот формулы которые используются в телевидении (на память пишу)коэффициенты более грубые

Формулы брал с википедии. Еще глядел на паре сайтов - вроде теже

Сообщение от ValeryS

B-Y R-Y сигнал двуполярный ну у тебя смешение используется 128
но почему в одном случае + в другом -

попробовал в обоих случаях +128 - лажа выходит)))

Сообщение от ValeryS

проверка простая при белом

при белом после преобразования выходит R=255, G=225, B=255, т.е. уровень зеленого понизился... Т.е. в данном случае можно сделать вывод что косяк именно в самом преобразовании, а не в записи/чтенни.

Добавлено через 7 минут
Вполне возможно что формулы не верны, но других я не находил

ValeryS · 09.02.2013, 19:18

попробуй сначала с моими формулами
смещение выброси (у тебя int так что отрицательные значения пройдут)
выброси вот эти строки
они могут давать искажения

Сообщение от Ermak_nk

if(Y>255) Y=255;
else if(Y<0) Y=0;
if(Cb>255) Cb=255;
else if(Cb<0) Cb=0;
if(Cr>255) Cr=255;
else if(Cr<0) Cr=0;

если все будет в порядке то постепенно добавляй функционал

Добавлено через 1 минуту
почитаю статью подскажу конкретней
а я забыл добавить
G=Y-R-B

@Ermak_nk · 09.02.2013, 19:31 **[ТС]**

Сообщение от ValeryS

попробуй сначала с моими формулами

ок, попробую (затра), тока надо будет выводить формулы для обратного преобразования (может у вас завалялись такие?)

Сообщение от ValeryS

выброси вот эти строки
они могут давать искажения

Без этих строк происходило переполнение, в результате чего искажения белого и черного

ValeryS · 09.02.2013, 21:07

Сообщение от Ermak_nk

Без этих строк происходило переполнение, в результате чего искажения белого и черного

переполнения быть не должно
смотри все значения 255

Сообщение от Ermak_nk

Y = 0.299*r + 0.587*g + 0.114*b;

Y=0.299*255 + 0.587*255 + 0.114*255= 255*(0.299 + 0.587 + 0.114)=255*1=255;
тем более что Y __int16

Сообщение от Ermak_nk

ка надо будет выводить формулы для обратного преобразования (может у вас завалялись такие?)

я же тебе их привел

Сообщение от ValeryS

R=R-Y +Y ;
B= B-Y +Y;

Сообщение от ValeryS

G=Y-R-B

Добавлено через 1 минуту
R-Y, B-Y это не выражения это цветоразностный сигнал

@Ermak_nk · 10.02.2013, 14:04 **[ТС]**

Сообщение от ValeryS

попробуй сначала с моими формулами

переписал вашими формулами

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
unsigned char* RGBToYCbCr(BITMAPINFOHEADER* bh, unsigned char* lpSurface)
{
    double Y, Cb, Cr;
    int imgData;
    char lnPixel;
    double r,g,b;
    unsigned char* lpSurface2;
 
    lpSurface2 = new unsigned char[bh->biHeight * bh->biWidth * (bh->biBitCount/8)];
    lnPixel = bh->biBitCount/8;
 
 
    for(int i = 0; i < bh->biHeight/8; i++)//блоки по вертикале
    {
        for(int j = 0; j < bh->biWidth/8; j++)//блоки по горизонтале
        {
            imgData = ((i*8)*bh->biWidth + j*8)*lnPixel; //начальная координата блока
            for(int k = 0; k < 8; k++)//пиксели по вертикале
            {
                for(int l = 0; l < 8; l++)//пиксели по горизонтале
                {
                    r = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel];
                    g = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 1];
                    b = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 2];
                    /*
                    Y = 0.299*r + 0.587*g + 0.114*b;
                    Cb = 128 - 0.168736*r - 0.331264*g + 0.5*b; 
                    Cr = 128 + 0.5*r - 0.418688*g + 0.081312*b;*/
 
                    Y = 0.29*r+0.6*g+0.11*b;
                    Cr = 0.71*r-0.6*g-0.11*b +128;
                    Cb = -0.29*r-0.6*g+0.89*b +128;
 
                    if(Y>255) Y=255;
                    else if(Y<0) Y=0;
                    if(Cb>255) Cb=255;
                    else if(Cb<0) Cb=0;
                    if(Cr>255) Cr=255;
                    else if(Cr<0) Cr=0;
 
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel] = Y;
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 1] = Cb;
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 2] = Cr;
 
                }
            }
        }
    }
 
    delete[] lpSurface;
 
    return lpSurface2;
}
 
 
unsigned char* YCbCrToRGB(BITMAPINFOHEADER* bh, unsigned char* lpSurface)
{
    double Y, Cb, Cr;
    int imgData;
    char lnPixel;
    double r,g,b;
    unsigned char* lpSurface2;
 
    lpSurface2 = new unsigned char[bh->biHeight * bh->biWidth * (bh->biBitCount/8)];
    lnPixel = bh->biBitCount/8;
 
 
    for(int i = 0; i < bh->biHeight/8; i++)//блоки по вертикале
    {
        for(int j = 0; j < bh->biWidth/8; j++)//блоки по горизонтале
        {
            imgData = ((i*8)*bh->biWidth + j*8)*lnPixel; //накальная координата блока
            for(int k = 0; k < 8; k++)//пиксели по вертикале
            {
                for(int l = 0; l < 8; l++)//пиксели по горизонтале
                {
                    Y = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel];
                    Cb = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 1];
                    Cr = lpSurface[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 2];
                    /*
                    r = Y + 1.402*(Cr-128);
                    g = Y - 0.34414*(Cb - 128) - 0.71414*(Cr - 128);
                    b = Y + 1.772*(Cb - 128);*/
                    r = Y + Cr - 128;
                    b = Y + Cb - 128;
                    g = Y - r - b;
 
                    if(r>255) r=255;
                    else if(r<0) r=0;
                    if(g>255) g=255;
                    else if(g<0) g=0;
                    if(b>255) b=255;
                    else if(b<0) b=0;
 
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel] = r;
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 1] = g;
                    lpSurface2[imgData + k*bh->biWidth*lnPixel + l*lnPixel + 2] = b;
 
                }
            }
        }
    }
 
    delete[] lpSurface;
    return lpSurface2;
}

результат совсем както далек от исходного...

Сообщение от ValeryS

тем более что Y __int16

Y то __int16, но вот lpSurface имеет ячейку типа unsigned char так что отрицательные значения туда не пролезут

ЗЫ Забыл сказать, что формулы желательно использовать из спецификации jpeg, ибо преобразование в YCbCr это только первая часть программы

@Ermak_nk · 10.02.2013, 17:51 **[ТС]**

Спасибо всем, кто откликнулся, косяк я нашел - это косоглазие xDDD
в 28-й строке написано

C++
1
Cr = 128 + 0.5*r - 0.418688*g + 0.081312*b;

а надо

C++
1
Cr = 128 + 0.5*r - 0.418688*g - 0.081312*b;

Все остальное было правильно)))

Добавлено через 36 минут
Хотя уровень цветов всеравно отличается от оригинала на 2-3 значения...

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
SDL3 для Web (WebAssembly): Реализация движения на Box2D v3 - трение и коллизии с повёрнутыми стенами 8Observer8 20.02.2026 Содержание блога Box2D позволяет легко создать главного героя, который не проходит сквозь стены и перемещается с заданным трением о препятствия, которые можно располагать под углом, как верхнее. . .	Конвертировать закладки radiotray-ng в m3u-плейлист damix 19.02.2026 Это можно сделать скриптом для PowerShell. Использование . \СonvertRadiotrayToM3U. ps1 <path_to_bookmarks. json> Рядом с файлом bookmarks. json появится файл bookmarks. m3u с результатом. # Check if. . .	Семь CDC на одном интерфейсе: 5 U[S]ARTов, 1 CAN и 1 SSI Eddy_Em 18.02.2026 Постепенно допиливаю свою "многоинтерфейсную плату". Выглядит вот так: https:/ / www. cyberforum. ru/ blog_attachment. php?attachmentid=11617&stc=1&d=1771445347 Основана на STM32F303RBT6. На борту пять. . .	Камера Toupcam IUA500KMA Eddy_Em 12.02.2026 Т. к. у всяких "хикроботов" слишком уж мелкий пиксель, для подсмотра в ESPriF они вообще плохо годятся: уже 14 величину можно рассмотреть еле-еле лишь на экспозициях под 3 секунды (а то и больше),. . .
И ясному Солнцу zbw 12.02.2026 И ясному Солнцу, и светлой Луне. В мире покоя нет и люди не могут жить в тишине. А жить им немного лет.	«Знание-Сила» zbw 12.02.2026 «Знание-Сила» «Время-Деньги» «Деньги -Пуля»	SDL3 для Web (WebAssembly): Подключение Box2D v3, физика и отрисовка коллайдеров 8Observer8 12.02.2026 Содержание блога Box2D - это библиотека для 2D физики для анимаций и игр. С её помощью можно определять были ли коллизии между конкретными объектами и вызывать обработчики событий столкновения. . . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Загрузка PNG с прозрачным фоном с помощью SDL_LoadPNG (без SDL3_image) 8Observer8 11.02.2026 Содержание блога Библиотека SDL3 содержит встроенные инструменты для базовой работы с изображениями - без использования библиотеки SDL3_image. Пошагово создадим проект для загрузки изображения. . .