位旋转操作答案

【问题标题】：Bit Rotation operation位旋转操作
【发布时间】：2011-03-10 02:45:37
【问题描述】：

有没有办法使位旋转操作可逆？我的意思是，如果有图像 X（大小 256 * 256 *3），那么在进行位旋转时，将获得图像 Y。然后对Y进行位旋转，我们得到图像X。另外，如何解决位溢出，以免信息丢失。

【问题讨论】：

旋转不会丢失信息，它只是移动它。

标签： matlab

【解决方案1】：

更新：我已将我在下面发布的代码改进为 a complete function，其中包含错误检查、帮助文档以及对无符号整数数组进行操作的能力和双精度变量就像相关的内置函数BITSHIFT。我建议使用我在上面链接到的较新版本，而不是下面发布的旧版本。

MATLAB 没有内置的位循环函数，BITSHIFT 函数会丢弃溢出的位。但是，您可以基于existing bit operations 实现自己的位旋转功能。这是我拼凑的一个简单的第一次通过版本（没有错误检查）：

function data = bit_rotate(data,nBits)
  dataBits = log2(double(intmax(class(data)))+1);  %# Number of bits in data
  nBits = rem(nBits,dataBits);  %# No need to rotate by dataBits bits or more
  if nBits == 0  %# No bit rotation needed, just return
    return
  end
  shiftedData = bitshift(data,nBits);              %# Bit shift the data
  lostData = bitxor(data,bitshift(shiftedData,-nBits));  %# Find the lost bits
  rotatedData = bitshift(lostData,nBits-sign(nBits)*dataBits);  %# Rotate them
  data = shiftedData+rotatedData;  %# Add the rotated bits to the shifted bits
end

还有一些测试数据：

>> B = uint8(208);     %# An unsigned 8-bit integer value
>> disp(dec2bin(B,8))  %# Display the bit pattern of B
11010000
>> disp(dec2bin(bit_rotate(B,2),8))   %# Rotate left by 2 bits
01000011
>> disp(dec2bin(bit_rotate(B,-2),8))  %# Rotate right by 2 bits
00110100

请注意，bit_rotate 也可以对 data 的任何大小的矩阵输入进行操作，只要它是无符号整数类型即可。

【讨论】：

@gnovice，正向位旋转工作正常。但是，我使用灰度图像进行处理，无法通过相同的逻辑恢复原始图像！！该怎么做？
@gavisha：如果不看你在做什么，我无法知道出了什么问题。我测试的图像工作正常。例如：img = imread('cameraman.tif'); rotimg = bit_rotate(img,2); figure; imshow(rotimg); recimg = bit_rotate(rotimg,-2); figure; imshow(recimg);
我做的完全一样，虽然我选择了 10 位而不是 2 位。如果大小为 m*n，是否可以旋转 m 位？
@gavisha：你的图片是 8 位的吗？如果是这样，你不应该旋转超过 8 位，因为那是没有意义的。您只需将这些位旋转回其原始位置，然后再旋转得更远。换句话说，将 8 位旋转 10 相当于旋转 2。我将在上面的代码中添加针对这种情况的更正。
@gnovice。好的，这有点道理。因此，如果图像的大小是 512*512*3(RGB)，那么在这种情况下可以旋转的最大位数是多少？最后，如果我得出的结论是 Bitshift 不可逆但有错误，请纠正我称为循环位移的东西，您提供的代码是使用现有位移的位旋转操作。

【解决方案2】：

当然，位旋转是可逆的，只需反向旋转相同的量即可。

Wikipedia 提供了有关如何在 C 中使用基本位移位来实现它的很好的信息，这样您就不会溢出： http://en.wikipedia.org/wiki/Circular_shift

而且我想如果这个操作在 Matlab 中被称为“位旋转”，它肯定不会溢出。

【讨论】：

感谢 Oli 的宝贵意见。