fpga实现YCbCr422转YCbCr444

FPGA开源工作室

发布于 2020-09-14 16:50:52

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1 YCbCr颜色空间

YCbCr颜色空间是YUV颜色空间的缩放和偏移版本。Y定义为8bit,标称颜色范围为16-235；Cb和Cr标称颜色表示范围为16-240。YCbCr的采样格式一般有4:4:4、4:2:2、4:1:1、和4:2:0。

1.1 4:4:4 YCbCr格式

图1表示4:4:4格式YCbCr采样点的定位。每个采样点有Y、Cb和Cr值，每个颜色值的颜色分量为8bit（典型），因此每个采样点24bit。

图1 4:4:4采样

1.2 4:2:2 YCbCr格式

图 2表示4:2:2格式YCbCr采样点定位。对于每两个水平Y采样点，有一个Cb和一个Cr采样点。

图2 4:2:2协调位置采样

2 matlab YCbCr422转YCbCr444

在上一期的基础上将YCbCr422再转回YCbCr444

close allclear allclcI=imread('1.bmp');[H ,W ,D]=size(I);R=double(I(:,:,1));G=double(I(:,:,2));B=double(I(:,:,3));Y0= double(zeros(H,W));Cb0 =double(zeros(H,W));Cr0 = double(zeros(H,W));Cb1 =double(zeros(H,W/2));Cr1 = double(zeros(H,W/2));CbCr = double(zeros(H,W));Cb =double(zeros(H,W));Cr = double(zeros(H,W));%RGB转YCbCr444 for i = 1:H     for j = 1:W         Y0(i, j) = 0.299*R(i, j) + 0.587*G(i, j) + 0.114*B(i, j);         Cb0(i, j) = -0.172*R(i, j) - 0.339*G(i, j) + 0.511*B(i, j) + 128;         Cr0(i, j) = 0.511*R(i, j) - 0.428*G(i, j) - 0.083*B(i, j) + 128;     end end for i=1:1:H    for j=2:2:W        Cb1(i,j/2)=(Cb0(i,j-1)+Cb0(i,j))/2;    endendfor i=1:1:H    for j=2:2:W        Cr1(i,j/2)=(Cr0(i,j-1)+Cr0(i,j))/2;    endendfor i=1:1:H    for j=1:1:W        if rem(j,2)==0         CbCr(i,j)=Cr1(i,j/2);           else         CbCr(i,j)=Cb1(i,(j+1)/2);         end    endend%由YCbCr422转出YCbCr444%Cbfor i=1:1:H    for j=1:1:W        if rem(j,2)==0         Cb(i,j)=Cb1(i,j/2);           else         Cb(i,j)=Cb1(i,(j+1)/2);         end    endend%Crfor i=1:1:H    for j=1:1:W        if rem(j,2)==0         Cr(i,j)=Cr1(i,j/2);           else         Cr(i,j)=Cr1(i,(j+1)/2);         end    endendCbCr=uint8(CbCr);YCbCr(:,:,1)=Y0;YCbCr(:,:,2)=Cb;YCbCr(:,:,3)=Cr;YCbCr=uint8(YCbCr);Y=uint8(Y0);Cb=uint8(Cb);Cr=uint8(Cr);%YCbCr422中的CbCr交替figure(1),imshow(CbCr),title('CbCr');figure(2),subplot(221),imshow(Cb),title('Cb');subplot(222),imshow(Cr),title('Cr');subplot(223),imshow(Y),title('Y');subplot(224),imshow(YCbCr),title('YCbCr');figure(3),imshow(YCbCr),title('YCbCr');

CbCr细节放大为一幅CbCr交错的图像。

YCbCr444的Y分量为一幅灰度图像。

上图为YCbCr422转换后的YCbCr444

3 fpga仿真实现

module YUV422_2YUV444(	input clk,//系统时钟	input rst_n,	input[7:0] y_i,//输入视频亮度信号y	input[7:0] cbcr_i,//输入视频色度信号cbcr	input de_i,//输入视频有效	input hs_i,//输入视频行同步	input vs_i,//输入视频场同步	output [7:0] y_o,//输出视频亮度分量y	output[7:0] cb_o,//输出视频Cb分量	output[7:0] cr_o,//输出视频Cr分量	output reg de_o,//输出视频有效	output reg hs_o,//输出视频行同步	output reg  vs_o//输出视频场同步);reg flag;//CbCr分离时标记信号reg[7:0] cbcr_r,cbcr_r1,y_r;assign cb_o = (flag==1'b0)?cbcr_r:cbcr_r1;assign cr_o = (flag==1'b0)?cbcr_i:cbcr_r;assign y_o = y_r;always@(posedge clk)begin	de_o <= de_i;	hs_o <= hs_i;	vs_o <= vs_i;	cbcr_r<=cbcr_i;	cbcr_r1<=cbcr_r;	y_r<=y_i;endalways@(posedge clk or  negedge rst_n)beginif(~rst_n) flag <= 1'b0;else if(de_o==1'b1) flag <= ~flag;else flag <= 1'b0;end//将CbCr分开，并复制//如：CbYCrYCbYCrY  --> CbCrYCbCrYCbCrYCbCrYendmodule