Linux43：cvtColor

1.cvtColor的用处和API讲解

1.cvtColor 的作用

cvtColor是OPENCV里面颜色转换的转换函数，它的功能非常强大。能够实现RGB图像转换成灰度图、灰度图转换成RGB图像、RGB转换成HSV等等。下面我们来看看

2.cvtColor 的 API

CV_EXPORTS_W void cvtColor( InputArray src, OutputArray dst, int code, int dstCn = 0 );

第一个参数：输入的图像数据

第二个参数：输出的图像数据

第三个参数：颜色转换的标识符，下面是转换的图表。图像转化可以分为11个大类，分别是RGB->BGR 、 RGB->5X5 、 RGB->GRAY 、 RGB->CIEXYZ 、 RGB->YyCrcb(YUV) 、 RGB->HSV 、 RGB->HLS 、 RGB->CIELab 、 RGB->CIELuv 、 RGB->Bayer 、 YUV420->RGB

第四个参数：目标图像通道数，默认为0

2.用代码实现cvtColor的颜色转换功能

这次代码主要是转换几个常见的格式，如RGB->YUV, YUV->RGB。具体的代码思路如下：

这个代码里面我们分别读取两种图片，一种是RGB图片、另外一种是YUV灰度图像、分别用cvtColor把RGB图像转换成YUV图像、把YUV灰度图像转换成RGB图像、最后用imwrite保存两种图片。下面是一些代码的实现截图：

1.调用 imread 读取 RGB 彩色图像

读取RGB彩色通道的图像，这张图片是一张车辆的图片

2.把 RGB 图像转换为 YUV 图像

调用cvtColor把三通道的RGB图像转换为YUV的灰度图像，这里使用的是COLOR_RGB2YUV。

3.调用 imread 读取 YUV 灰度图像

读取YUV的灰度图像，这张图片是一张灰度的汽车图像

4.把 YUV 图像转换为 RGB 图像

调用cvtColor把单通道的图像转换成RGB图像，调用的选项使用的是COLOR_YUV2RGB

5.把处理过后的两种图像保存

使用imwrite保存两种图像

最终的效果：

左边是处理后的YUV图像，右边是RGB图像

cs 复制代码

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/dnn.hpp>
#include <opencv2/imgcodecs.hpp>
#include <opencv2/imgproc.hpp>
#include <iostream>

using namespace cv; //Must Need Write cv
using namespace std;

int main()
{

    Mat src_bgr = imread("car.jpg");

    Mat img_yuv;
    cvtColor(src_bgr,img_yuv,COLOR_BGR2YUV);
    imwrite("car_yuv.jpg",img_yuv);

    Mat img_gray;
    cvtColor(src_bgr,img_gray,COLOR_BGR2GRAY);
    imwrite("car_gray.jpg",img_gray);

    Mat img_bgr;
    cvtColor(img_yuv,img_bgr,COLOR_YUV2BGR);
    imwrite("car_bgr.jpg",img_bgr);

    return 0;
}

car.jpg car.yuv

car.gray car.bgr

注：

1.灰度图

当你用灰度模式（例如 OpenCV 中的 cv2.IMREAD_GRAYSCALE 或相机 SDK 中的灰度采集）读取或采集图像时，图像数据变成了单通道。

彩色图 ：每个像素由 3 个值组成（蓝、绿、红），是一个三维矩阵 （Height，Width，3）。
灰度图 ：每个像素由 1 个值组成（亮度），是一个二维矩阵 （Height，Width）。

在这个过程中，程序将彩色的信息通过加权平均算法（例如 Gray = 0.299R+0.587G+0.114BGray = 0.299R+0.587G+0.114B）合并成了一个亮度值。原本的 R、G、B 三个数值彻底丢失了，只剩下一个亮度值。

然后你对灰度图做了转BGR

gray 是单通道的图像

cvtColor（img_gray，img_bgr ,COLOR_GRAY2BGR）

这行代码做了以下事情：

输入：一个单通道的矩阵，数值是亮度 L。
输出：一个三通道的矩阵。
转换逻辑 ：为了让单通道变成三通道，程序将唯一的亮度值 L 复制到了三个通道上。

原来的像素值 L
转换后的像素值 = （B = L， G = L， R = L）

当三个通道的值相等时，在屏幕上显示出来的就是灰度色（因为没有任何色彩倾向）。所以虽然图像格式变成了 BGR，但视觉上依然是灰色的。

2.YUV

yuv的图像用rgb读取，能转成彩色的。

YUV 和 RGB 一样，都完整保留了彩色信息，只是用不同的数学方式表达而已。

而之前你遇到的灰度转 BGR 之所以不行，是因为灰度图只保留了亮度，丢失了色彩信息。让我们深入看看区别：

YUV 格式本身就包含彩色信息

YUV（以及类似的 YCbCr）并不是黑白格式，而是一种彩色编码格式。它包含三个分量：

Y（亮度）：描述图像的明暗程度（类似于黑白图）
U（Cb，蓝色色度）：描述蓝色分量与亮度的差异
V（Cr，红色色度）：描述红色分量与亮度的差异

关键点：虽然 Y 通道看起来像灰度图，但 UV 通道完整保留了颜色信息！这和灰度图（只有 Y，没有 UV）有本质区别。

CV_BGR2YUV 和 CV_BGR2YUV_I420 的主要区别在于：前者生成的是"平面"但未压缩的格式，后者生成的是"平面且压缩"的格式。

YUV420（家族名称）

├── I420（也叫 IYUV）：YYYYYYYY UU VV （平面格式）

├── YV12：YYYYYYYY VV UU （平面格式，UV顺序交换）

├── NV12：YYYYYYYY UVUV （半平面格式）

└── NV21：YYYYYYYY VUVU （半平面格式）

I420：Y平面 + U平面 + V平面
NV12：Y平面 + UV交错平面（UV交替存储）
YV12：Y平面 + V平面 + U平面（顺序不同）

3.cvtColor(img_yuv,img_to_bgr,CV_YUV2BGR);

COLOR_BGR2YUVI420 --> COLOR_YUV2BGR 有问题

当你将BGR转换为YUV_I420格式时，YUV图像的大小计算方式与BGR不同。I420格式要求图像的宽度和高度都是偶数，因为它的UV分量是下采样的（每2x2的Y块对应一组UV）。

COLOR_BGR2YUV --> COLOR_YUV2BGR 没有问题