python - 如何使用 numpy 生成具有选定空间分布的噪声？

Question

我想以与此类似的方式向图像添加噪声:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

myImage = plt.imread('Pikachu.png')
noise = np.random.normal(0, 0.1, (myImage.shape[0], myImage.shape[1]))

noisyImage = myImage + noise

但是，我需要图像中心的噪点更加强烈，并且随着离中心越远，噪点就越不强烈。

理想情况下，我可以调节噪声的空间分布参数，以便我的噪声变量包含:

• 初始化:所有图像上都有强烈且均匀的噪声
• 早期阶段:中心噪声强烈，边缘噪声较少
• 中期:中心有噪音，边缘不再有噪音
• 后期:所有图像上不再有噪声(全为零)

有谁知道有什么办法吗？非常感谢任何帮助!

Answer 1

您可以用作起点的东西:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def gauss2D(shape,sx=1,sy=1):
    """
    unnormalized 2D gauss centered on mean value, 
    given shape and standard dev (sx and sy).
    """
    mx = shape[0]/2
    my = shape[1]/2

    return np.exp( -0.5*(
        ((np.arange(shape[0])[:,None]-mx)/sx)**2+
        ((np.arange(shape[0])[None,:]-my)/sy)**2
        ))#/(2*np.pi*sx*sy)

width,height = 64,64
my_img = np.zeros((width,height,3))+0.9
fig = plt.figure()
ax = fig.gca()
N=5
for i in range(N):
    my_img[:,:,:]=0.5 #gray bg image
    w = N*100/(4**(2*i))
    A = (1-.1*(i+1))
    noise =A*np.random.normal(0,w,(width,height))*gauss2D((width,height),10,10)
    plt.imshow(my_img+noise[:,:,None]) #noise affects rgb equally
    plt.title(i)
    plt.show()

输出:

这里的噪声是从高斯分布中采样的，但均匀分布应该可以正常工作。

重要的部分是通过高斯对噪声进行加权以获得您想要的效果。

您可能需要调整A(振幅)和w(扩展)以满足您的需求(可能只是两个列表)。您希望尽早获得高振幅和扩展，然后首先减小扩展(可能会增加振幅)，然后将振幅减小到零。