类型为unsigned char的负数

Question

我从头开始实现2D相关代码，我有一个简单的3x3图像矩阵，类型为unsigned char：

 unsigned char Image = [184   0   35
                        48   107  193
                        29   166  32]

我的相关内核

             Kernel = [-1 0 1]  

现在，当我执行相关时，第一行的结果在数学上是-149，但打印结果是107（2的补码）。

unsigned char res = -1.F *(Kernel[i-1]) + (Kernel[i+1]); 

这不是一个错误吗？ 如何将结果保存为-149，但类型仍然保留为unsigned char？ 我知道我的问题可能不合适，因为unsigned char的范围是0到255，但我想确定我是否遗漏了一些东西。 我也知道负数被转换成2的补码。
顺便说一下，这不是任何功课，我只是从图像处理的角度来研究C / C ++。

Answer 1

如何将结果保存为-149，但类型仍然保留为unsigned char？

不要这样做。 使用带符号的整数类型。

如果增加的内存使用量不是问题，请使用int 。
如果做不到，请使用short 。

Answer 2

在范围[0 max]的图像上计算渐变[-X 0 X]时，结果将在[-X max，X max]范围内。 根据您的需求和约束，有不同的方法来处理它：

1. 如果您没有内存问题，可以增加编码（byte - > short，short - > int）。
2. 如果你感兴趣但梯度强度而不是它的符号，你首先应用一个绝对值，以获得新的结果范围[0，X * max]，然后你应用第三个解决方案
3. 您可以拉伸结果以适应您想要的范围，这意味着您应用直方图拉伸（线性函数）：[ - X max，X max] - > [0 max]。 不幸的是，这种解决方案失去了很多精确度。 对于您的示例，此解决方案将失去一半的精度（从[-255,255）]到[0,255]），除非您之前应用了点2。

Answer 3

现在，当我执行相关时，第一行的结果在数学上是-149，但打印结果是107（2的补码）。 这不是一个错误吗？

unsigned char res = -1.F *(Kernel[i-1]) + (Kernel[i+1]); 

在res等无符号变量中保存负值不会更改res的类型。 它永远是unsigned char 。 通过重复添加/（或减去） UCHAR_MAX + 1 （256）来转换负值，直到它在unsigned char的范围内或在这种情况下： 107 。

要保存负值并在res保留负值，请使用符合范围要求的签名类型：

Type          Range of Type 
signed char   at least [-127 to 127]      Varies by platform
signed short  at least [-32767 to 32767]  Varies by platform
int8_t        exactly  [-128 to 127]
int16_t       exactly  [-32768 to 32767]