如何使用libjpeg压缩YUYV原始数据到JPEG

How to compress YUYV raw data to JPEG using libjpeg?

本文关键字：原始数据 JPEG YUYV 压缩 何使用 libjpeg      更新时间：2023-10-16

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

在典型的计算机api中，"YUV"实际上表示YCbCr， "YUYV"表示"YCbCr 4:2:2"存储为Y0, Cb01, Y1, Cr01, Y2…

因此，如果您有一个"YUV"图像，您可以使用JCS_YCbCr颜色空间将其保存到libjpeg。

当您有一个422图像(YUYV)时，您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;

使用你喜欢的auto-ptr来避免泄漏"但是"，如果你的错误或写函数可能抛出/longjmp。

直接向libjpeg提供YCbCr比转换为RGB更好，因为它将直接以该格式存储它，从而节省了大量转换工作。当图像来自网络摄像头或其他视频源时，通常以某种形式的YCbCr(如YUYV)获取它也是最有效的。

最后，"U"answers"V"在模拟分量视频中的意思略有不同，因此在计算机api中YUV的命名实际上意味着YCbCr，这是非常令人困惑的。

libjpeg也有一个原始数据模式，您可以直接提供原始的下采样数据(这几乎就是您在YUYV格式中所拥有的)。这比复制UV值只让libjpeg在内部缩小它们更有效。

要做到这一点，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条扫描线。JPEG期望U和V平面在默认情况下被下采样2倍。YUYV格式已经降低了水平尺寸，但没有垂直尺寸，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的答案相比，我能够用这种方法减少33%的压缩时间。但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。如果您有不同大小的图像，您将不得不编写代码来填充边缘。如果你从相机中获取图像，它们很可能是这种方式。
  • 由于我简单地跳过交替扫描线的颜色值，而不是像平均它们这样更花哨的东西，所以质量有些受损。对于我的应用来说，速度比质量更重要。
  • 它现在写的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文档:https://raw.githubusercontent.com/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo/master/libjpeg.txt

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