C ++中的按位数学运算

Question

我正在尝试理解一个读取和转换存储为16位png文件的深度数据的函数 。

首先，他们将文件加载到CV_16UC1类型的opencv Mat中

cv::Mat depth_image = cv::imread(filename.c_str(), CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH);

然后他们分配

unsigned short * depth_raw = new unsigned short[frame_height * frame_width];
for (int i = 0; i < frame_height * frame_width; ++i) {
  depth_raw[i] = ((((unsigned short)depth_image.data[i * 2 + 1]) << 8) + ((unsigned short)depth_image.data[i * 2 + 0]));
  depth_raw[i] = (depth_raw[i] << 13 | depth_raw[i] >> 3);
  depth_data[i] = float((float)depth_raw[i] / 1000.0f);
}

现在我知道C ++中的“ <<”运算符有点像移位，这意味着5 << 1对应于以下移位：“ 00000101”（二进制为5）->“ 00001010”（即10（二进制）。 因此，显然可以使用“ << n”或“ >> n”对2 ^ n进行乘法和除法。

我仍然很难理解上面的转换。 这是上述转换的数字示例（将cout应用于每个步骤）：

depth_image.data[i] = 192
depth_image.data[2*i+1] = 47
depth_image.data[2*i+0] = 192
(((unsigned short)depth_image.data[i * 2 + 1]) << 8) = 12032
((unsigned short)depth_image.data[i * 2 + 0]) = 192
depth_raw[i] = 12224
depth_raw[i] << 13 = 0
depth_raw[i] >> 3 = 191
depth_raw[i] << 13 | depth_raw[i] >> 3 = 191
depth_data[i] = 1.528

真正的怪异是最后一行：似乎从unsigned short到float的转换是将数字191转换为1528？

任何帮助或提示，将不胜感激。

编辑：
我找到了一些Matlab代码，这些代码显示了作者以前如何保存深度图像：

% resave depth map with bit shifting
depthRaw = double(imread(filename))/1000;
saveDepth (depthRaw,newFilename);

function saveDepth (depth,filename)
    depth(isnan(depth)) =0;
    depth =single(depth)*1000;
    depthVis = uint16(depth);
    depthVis = bitor(bitshift(depthVis,3), bitshift(depthVis,3-16));
    imwrite(depthVis,filename);
end

所以看起来很奇怪...

EDIT2：
作者的回复：
“深度图的保存方式是将其移动3位，以使PNG格式的深度更人眼。因此，在文件读取期间我们需要将其向后移”。

Answer 1

没有通用的规范，即如何存储数据。 因此，可能有必要从小字节序转换为大字节序或以其他方式转换。 要了解字节序，请在这里查看： https : //en.wikipedia.org/wiki/Endianness

depth_raw[i] = ((((unsigned short)depth_image.data[i * 2 + 1]) << 8) + ((unsigned short)depth_image.data[i * 2 + 0]));

这句话是一种忍耐的转变。 第一个字节强制转换为无符号短整数（从8到16位），然后向右移位，然后将第二个字节添加到低端。 它基本上交换两个字节并将其转换为无符号的int。

depth_raw[i] = (depth_raw[i] << 13 | depth_raw[i] >> 3);
depth_data[i] = float((float)depth_raw[i] / 1000.0f);

极性转换后，必须对数据进行解释。 确保作者打算在此处执行的操作的唯一方法是查看深度图的文档。 第一行将3个最低有效位移到最前面，其余三个位向下移。 我不知道为什么要这么做。 我认为之后除以1000只是为了校正单位（可能是m单位为mm或km单位为km），或者是某种定点语义。 （表示整数数据类型中的有理数）。