图像数据格式研究：RAW8/RAW10/RGB565/RGB888/YUV
详解

摘要：图像数据格式是数字图像处理的基础。本文系统研究了
RAW8、RAW10、RGB565、RGB888、YUV
等常见图像数据格式的结构、特点、应用场景及转换方法，为嵌入式图像系统设计提供技术参考。

1. 引言

在嵌入式图像处理系统中，选择合适的图像数据格式对系统性能至关重要。格式选择影响：
– 内存占用 – 传输带宽 – 处理速度 – 图像质量 – 功耗

常见格式分类

• RAW
  格式（传感器原始数据）：RAW8、RAW10、RAW12、RAW14
• RGB 格式（真彩色）：RGB565、RGB888、RGBA8888
• YUV 格式（亮度 +
  色度）：YUV444、YUV422、YUV420

2. RAW 格式详解

2.1 RAW8 格式

位深度： 8 bit/pixel

内存计算： 图像大小 = 宽度 × 高度 × 1 byte

示例： 1920×1080 RAW8 = 2,073,600 bytes ≈ 2MB

特点：

应用场景： 资源受限的嵌入式系统、高速图像采集

2.2 RAW10 格式

位深度： 10 bit/pixel

打包方式： 每 4 个像素打包为 5 字节

内存计算： 图像大小 = 宽度 × 高度 × 1.25 bytes

示例： 1920×1080 RAW10 = 2,592,000 bytes ≈ 2.5MB

特点：

应用场景：
高动态范围场景、专业摄影、医疗影像、工业检测

3. RGB 格式详解

3.1 RGB565 格式

位深度： 16 bit/pixel

位分配： – 红色：5 bit (32 级) – 绿色：6 bit (64 级)
– 蓝色：5 bit (32 级)

颜色总数： 65,536 色

内存计算： 图像大小 = 宽度 × 高度 × 2 bytes

示例： 1920×1080 RGB565 = 4,147,200 bytes ≈ 4MB

特点：

应用场景： 嵌入式 LCD 显示、资源受限的 GUI 系统

3.2 RGB888 格式

位深度： 24 bit/pixel

颜色总数： 1677 万色

内存计算： 图像大小 = 宽度 × 高度 × 3 bytes

示例： 1920×1080 RGB888 = 6,220,800 bytes ≈ 6MB

特点：

应用场景： 高质量图像显示、图像处理算法输入

4. YUV 格式详解

4.1 YUV 色彩模型

YUV 将图像分为亮度 (Y) 和色度 (U/V)
分量，利用人眼对亮度敏感、对色度不敏感的特性进行压缩。

4.2 采样格式对比

4.3 YUV420 格式（NV12）

位深度： 平均 12 bit/pixel

内存布局： Y 平面 + UV 交错平面

内存计算： 图像大小 = 宽度 × 高度 × 1.25 bytes

示例： 1920×1080 NV12 = 3,110,400 bytes ≈ 3MB

特点：

应用场景： 视频编码
(H.264/H.265)、视频流传输、视频会议

4.4 YUV422 格式（UYVY）

位深度： 平均 16 bit/pixel

内存计算： 图像大小 = 宽度 × 高度 × 2 bytes

应用场景： USB 摄像头、专业视频采集

5. 格式对比分析

5.1 内存占用对比（1920×1080）

5.2 带宽需求对比（1080p@60fps）

5.3 图像质量对比

6. 格式转换方法

6.1 RGB565 转 RGB888

void rgb565_to_rgb888(uint16_t *rgb565, uint8_t *rgb888, int count) {
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        uint16_t pixel = rgb565[i];
        uint8_t r5 = (pixel >> 11) & 0x1F;
        uint8_t g6 = (pixel >> 5) & 0x3F;
        uint8_t b5 = pixel & 0x1F;
        
        rgb888[i * 3] = (r5 << 3) | (r5 >> 2);
        rgb888[i * 3 + 1] = (g6 << 2) | (g6 >> 4);
        rgb888[i * 3 + 2] = (b5 << 3) | (b5 >> 2);
    }
}

6.2 RGB 转 YUV420（BT.601）

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U = -0.147R - 0.289G + 0.436B + 128
V = 0.615R - 0.515G - 0.100B + 128

6.3 常用转换工具

7. 应用场景推荐

7.1 嵌入式图像采集流程

7.2 视频传输

7.3 图像处理算法

8. 总结

8.1 格式选择原则

1. 采集阶段 – 优先 RAW 格式，保留最大信息量
2. 处理阶段 – 根据算法需求选择 RGB 或 YUV
3. 传输阶段 – 优先 YUV420，节省带宽
4. 显示阶段 – 根据显示器选择 RGB565/888

8.2 关键指标对比

8.3 快速参考表

参考文献

1. ITU-R BT.601: Encoding parameters of digital television for
   studios
2. ITU-R BT.709: Parameter values for the HDTV standards
3. MIPI Alliance: MIPI CSI-2 Specification
4. Google: libyuv Library Documentation

本文档最后更新：2026-04-02