如何使用libjpeg将YUYV原始数据压缩为JPEG？

Question

我正在寻找一个如何使用libjpeg库将YUYV格式帧保存为JPEG文件的示例。

Answer 1

在典型的计算机API中，“YUV”实际上表示YCbCr，“YUYV”表示存储为Y0，Cb01，Y1，Cr01，Y2的“YCbCr 4：2：2”...

因此，如果您有“YUV”图像，则可以使用JCS_YCbCr颜色空间将其保存到libjpeg。

如果您有422图像（YUYV），则必须在将扫描线写入libjpeg之前将Cb / Cr值复制到需要它们的两个像素。 因此，这个写循环将为您完成：

// "base" is an unsigned char const * with the YUYV data
// jrow is a libjpeg row of samples array of 1 row pointer
cinfo.image_width = width & -1; 
cinfo.image_height = height & -1; 
cinfo.input_components = 3; 
cinfo.in_color_space = JCS_YCbCr; 
jpeg_set_defaults(&cinfo); 
jpeg_set_quality(&cinfo, 92, TRUE); 
jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE); 
unsigned char *buf = new unsigned char[width * 3]; 
while (cinfo.next_scanline < height) { 
    for (int i = 0; i < cinfo.image_width; i += 2) { 
        buf[i*3] = base[i*2]; 
        buf[i*3+1] = base[i*2+1]; 
        buf[i*3+2] = base[i*2+3]; 
        buf[i*3+3] = base[i*2+2]; 
        buf[i*3+4] = base[i*2+1]; 
        buf[i*3+5] = base[i*2+3]; 
    } 
    jrow[0] = buf; 
    base += width * 2; 
    jpeg_write_scanlines(&cinfo, jrow, 1); 
}
jpeg_finish_compress(&cinfo);
delete[] buf;

如果您的错误或写入函数可以抛出/ longjmp，请使用您喜欢的auto-ptr以避免泄漏“buf”。

直接向libjpeg提供YCbCr更适合转换为RGB，因为它将以该格式直接存储它，从而节省了大量的转换工作。 当图像来自网络摄像头或其他视频源时，在某种类型的YCbCr中获取图像通常也是最有效的（例如YUYV。）

最后，“U”和“V”在模拟分量视频中意味着略有不同，因此YUV在计算机API中的命名实际上意味着YCbCr非常混乱。

Answer 2

libjpeg还具有原始数据模式，您可以直接提供原始下采样数据（这几乎与YUYV格式相同）。 这比复制UV值更有效，只是让libjpeg在内部再次缩小它们。

为此，您使用jpeg_write_raw_data而不是jpeg_write_scanlines ，默认情况下，它将一次处理16个扫描线。 JPEG期望U和V平面默认为2x下采样。 YUYV格式已经下采样水平尺寸，但不是垂直尺寸，所以我每隔一条扫描线跳过U和V.

初始化：

cinfo.image_width = /* width in pixels */;
cinfo.image_height = /* height in pixels */;
cinfo.input_components = 3;
cinfo.in_color_space = JCS_YCbCr;
jpeg_set_defaults(&cinfo);

cinfo.raw_data_in = true;

JSAMPLE y_plane[16][cinfo.image_width];
JSAMPLE u_plane[8][cinfo.image_width / 2];
JSAMPLE v_plane[8][cinfo.image_width / 2];

JSAMPROW y_rows[16];
JSAMPROW u_rows[8];
JSAMPROW v_rows[8];

for (int i = 0; i < 16; ++i)
{
    y_rows[i] = &y_plane[i][0];
}

for (int i = 0; i < 8; ++i)
{
    u_rows[i] = &u_plane[i][0];
}

for (int i = 0; i < 8; ++i)
{
    v_rows[i] = &v_plane[i][0];
}

JSAMPARRAY rows[] { y_rows, u_rows, v_rows };

压缩：

jpeg_start_compress(&cinfo, true);

while (cinfo.next_scanline < cinfo.image_height)
{
    for (JDIMENSION i = 0; i < 16; ++i)
    {
        auto offset = (cinfo.next_scanline + i) * cinfo.image_width * 2;
        for (JDIMENSION j = 0; j < cinfo.image_width; j += 2)
        {
            y_plane[i][j] = image.data[offset + j * 2 + 0];
            y_plane[i][j + 1] = image.data[offset + j * 2 + 2];

            if (i % 2 == 0)
            {
                u_plane[i / 2][j / 2] = image_data[offset + j * 2 + 1];
                v_plane[i / 2][j / 2] = image_data[offset + j * 2 + 3];
            }
        }
    }

    jpeg_write_raw_data(&cinfo, rows, 16);
}

jpeg_finish_compress(&cinfo);

与@ JonWatte的回答相比，这种方法使压缩时间缩短了33％。 这个解决方案并不适合所有人; 一些警告：

• 您只能压缩尺寸为8的倍数的图像。如果您有不同尺寸的图像，则必须编写代码以填充边缘。 如果您从相机获取图像，他们很可能就是这样。
• 由于我只是跳过交替扫描线的颜色值而不是像平均它们那样的更高级的东西，因此质量有些受损。 对于我的应用，速度比质量更重要。
• 它现在的编写方式在堆栈上分配了大量的内存。 这对我来说是可以接受的，因为我的图像很小（640x480）并且有足够的内存可用。

libjpeg-turbo的文档： https ： //raw.githubusercontent.com/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo/master/libjpeg.txt