海康工业相机排雷笔记02-像素格式解析

工业相机使用过程记录

02-像素格式解析

通过将相机输出图像裸数据raw格式直接存图，并使用Notepad++中的HEX-Edit插件查看数据内容。

一、黑白/Mono
直接使用相机测试相机图像存图：

图像中各部分灰度分别为：0、36、73、109、146、182、219、255，以灰度73列为例

(1)Mono 8

该列图像数据为十六进制49，十进制为73，那么Mono 8就是每个像素点占8bit，依次排列。

(2)Mono 10

该列图像数据为十六进制2401，由于相机均为小端数据，实际数据应解析为0124，十进制为292=734，那么Mono 10格式为每个像素点占16bit，但是只有10bit为有效数据。

(3)Mono 10 Packed

Mono 10 Packed像素格式为了节省空间，将10bit数据存储在12bit的内存空间中，剩余2bit为0，那么每24bit数据中包含两个像素点的灰度信息，也就是说49 00 49中存在两个相同灰度像素点的信息，转换为二进制就是0100 1001 0000 00 00 0100 1001，中间8bit存储的是这两个像素点的低2位的信息，那么该像素点灰度应该为0100 1001 00，转换为十进制就是292=734，与Mono 10格式的结果相同。

(4)Mono 12

Mono 12与Mono 10类似，12bit数据占据16bit空间，92 04解析为4 92，十进制为1170，1170/16=73。

(5)Mono 12 Packed

参考Mono 10 Packed的结果，Mono 12 Packed就应该解析成49 22 49，像素灰度应为492，十进制为1170，与Mono 12格式结果相同。

二、彩色
仍然使用相机测试图像进行存图：

以粉色条纹(R:255 G:0 B:255)为例：

(1)Bayer
Bayer格式为大多数彩色工业相机的源数据格式，其他像素格式一般为Bayer格式插值得到。
Bayer格式的存储方式与Mono格式基本一致，差别仅仅在于Mono格式每个像素点存储的是该像素点的灰度信息，而Bayer格式每个像素点存储的是该像素点的某一个分量(RGB)的值。
我使用的是Bayer GR，那么他的像素排布就是第一行GRGRGRGRGR…，第二行BGBGBGBG…，以此类推。
Bayer GR 8选取两行数据的连接位置：

第一行GR排列，符合0、255、0、255的规律
第二行BG排列，也符合255、0、255、0的规律
那么Bayer 10/Bayer 10 Packed/Bayer 12/Bayer 12 Packed同理，此处不再赘述。

(2)RGB 8/BGR 8
RGB和BGR格式是最容易理解的像素格式，每个像素点占据连续的24bit空间，其中R、G、B三个分量分别占有8bit，排列方式也非常简单：
RGB 8格式就是R1 G1 B1 R2 G2 B2…

那么BGR 8格式就是把RB两分量调换位置，即B1 G1 R1 B2 G2 R2…

(3)YUV
相机提供了YUV格式中的两种：YUV 422 Packed(实际排列方式为UYVY)、YUV 422 (YUYV) Packed(实际排列方式为YUYV)
此处以YUYV方式为例

像素排列方式为Y1 U1 Y2 V2 Y3 U3 Y4 V4…
每个像素点拥有一个Y分量，每两个像素点共用一个V分量，也就是说Y分量为68，十进制就是104；U分量为DE，十进制为222；V分量为EB，十进制为235。
随便找了个转换公式：
R= Y + ((360 * (V - 128))>>8) =254
G= Y - (( ( 88 * (U - 128) + 184 * (V - 128)) )>>8) =0
B= Y +((455 * (U - 128))>>8) =255
基本符合粉色条纹的RGB分量
实测发现UYVY的方式与YUYV方式仅仅是排列顺序不同，不再赘述。

PS：
Packed在彩色图像中一般表示为各分量交织存储的打包格式比如RGBRGBRGB，Planar一般为分量分别存储的平面格式RRRGGGBBB。
Packed在黑白图像中一般Packed表示节省空间的打包方式，比如12bit数据存储在16bit空间中，剩余的4bit由下一个像素点的4bit填充。

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