高斯噪声是一个均值为 0 方差为 (sigma_n^2) 的正态分布,是一个加性噪声。但要正确地给图片添加高斯噪声,还要取决于程序中读入图片的数据格式。
如果图片的数据格式为 uint8,也即数据的范围为 [0, 255],那么直接生成对应方差的噪声,然后加到图片上去。
# clean_image uint8 (128, 128)
noise_image = clean_image + np.random.randn(128, 128) * sigma
此处 np.random.rand(128, 128) 生成一个均值为 0 方差为 1 的正态分布,然后我们乘以 (sigma_n),将方差调整到 (sigma_n^2),再加到图片上即可。
如果图片的数据格式为浮点型,而且数据的范围为 [0, 1],那么我们需要对噪声的方差做一些调整,真正加到图片上的噪声方差应该为 (sigma_{real}^2 = frac{sigma_n^2}{255^2}),也即 (sigma_{real} = frac{sigma_n}{255})。
# clean_image float32 (128, 128)
noise_image = clean_image + np.random.randn(128, 128) * sigma / 255
此处 np.random.rand(128, 128) 生成一个均值为 0 方差为 1 的正态分布,然后我们乘以 (sigma_n / 255),将真实方差调整到 (sigma_n^2),再加到图片上即可。
在 MATLAB 中,imnoise 会对图片进行处理,将像素值缩放到 [0, 1] 之间,因此我们在传入方差的时候也必须要先进行调整。
noise_image = imnoise(clean_image, 'gaussian', 0, sigma^2/255^2)
有时候,我们真的需要对知识抱有敬畏之心,任何一个小的知识点都没有那么简单。但如果你在这些小的知识点上犯了小错误,后果却是不可想象的。千里之堤毁于蚁穴,与君共勉!
获取更多精彩,请关注「seniusen」!