uint16からint16ヘ変換

以下のコードにてdicom画像をuint16からint16に変換をするのですが、uint16で値が0 のセルがint16に変換すると-32768になります。値が0のままではなくこの値になるのはなぜですか？

a=dicomread 'a.dcm'
im2int16(a)

[Atsushi Ueno]

8 ビットと 16 ビット イメージ - MATLAB & Simulink - MathWorks 日本

>uint16で値が0 のセルがint16に変換すると-32768になります。値が0のままではなくこの値になるのはなぜですか？

⇒逆質問：具体的なプログラムを想像出来ていないのですが、下記の様な形で「インデックス付きイメージ」を使用していますか？YESなら、オフセット変換により1減算されたデータの型を変換する際に質問の様な現象が起こり得ると思った次第です。

[X,cmap] = dicomread(___)

[Atsushi Ueno]

整数 - MATLAB & Simulink - MathWorks 日本

おそらくuint16型でもint16型でもdicom画像としては正しく表示されているのだと想定します。

画像変換の場合、値を維持する型変換(cast関数相当)ではなく、ビット配列を維持する型変換(typecast関数相当)が実行されるはずです。後者でuint16型の最大値である65535をint16型に変換すると-1になります。

    cast(uint16(65535),'int16') % 値を保持しようとする為、65535はint16型で表現出来る最大値32767に飽和する

ans = int16 32767

typecast(uint16(65535),'int16') % ビット配列を保持する為、65535(0xFFFF)をint16に変換すると-1(0xFFFF)になる

ans = int16 -1

• uint16型： 0 ⇒ 1 ⇒ 2 ⇒ 32767 ⇒ 32768 ⇒ 32769 ⇒ 65534 ⇒ 65535 ⇒ 0 ⇒ 1 ⇒ 2
• int16型： 0 ⇒ 1 ⇒ 2 ⇒ 32767 ⇒ -32768 ⇒ -32767 ⇒ -2 ⇒ -1 ⇒ 0 ⇒ 1 ⇒ 2

(2022/10/31追記) 上記の解釈は誤りでした。輝度を表す値をuint16型からint16型に変換する場合、値域の半分(-32768)だけオフセットさせないと輝度の対応がズレてしまうんですね。

[RYO ARATA]

インデックスイメージは使用しておらず、uint16で読み込まれるdicom画像に、int16の負の値を含んだガウスノイズを加算しようとしていたときにuint16をint16（逆方向の変換でも）の変換を行ったところ今回のような減少が発生しました。

Answer 1

[Atsushi Ueno]

イメージを 16 ビット符号付き整数に変換 - MATLAB im2int16 - MathWorks 日本

画像変換の場合、値を維持する型変換(cast関数相当)でも、ビット配列を維持する型変換(typecast関数相当)でも期待通りの変換が出来ません。例えばuint16型で最も暗い黒は値が0の時であるのに対し、int16型の0は灰色(中間の輝度)になるので、-32768だけオフセットしないと望みの変換にならないんですね。当該変換を実現するのがim2int16関数なんですね。

• uint16型：(輝度暗い) 0 ⇒ 1 ⇒ 32767 ⇒ 32768 ⇒ 32769 ⇒ 65534 ⇒ 65535 (輝度明るい)
• int16型：(輝度暗い) -32768 ⇒ -32767 ⇒ -1 ⇒ 0 ⇒ 1 ⇒ 32766 ⇒ 32767 (輝度明るい)