覆盖两个numpy阵列,将第四个平面视为alpha级别

Question

我有两个numpy形状的阵列(256,256,4).我想将第四个256 x 256平面视为alpha级别,并导出一个覆盖这些数组的图像.

代码示例:

import numpy as np
from skimage import io

fg = np.ndarray((256, 256, 4), dtype=np.uint8)
one_plane = np.random.standard_normal((256, 256)) * 100 + 128
fg[:,:,0:3] = np.tile(one_plane, 3).reshape((256, 256, 3), order='F')
fg[:, :, 3] = np.zeros((256, 256), dtype=np.uint8)
fg[0:128, 0:128, 3] = np.ones((128, 128), dtype=np.uint8) * 255
fg[128:256, 128:256, 3] = np.ones((128, 128), dtype=np.uint8) * 128

bg = np.ndarray((256, 256, 4), dtype=np.uint8)
bg[:,:,0:3] = np.random.standard_normal((256, 256, 3)) * 100 + 128
bg[:, :, 3] = np.ones((256, 256), dtype=np.uint8) * 255

io.imsave('test_fg.png', fg)
io.imsave('test_bg.png', bg)

这会创建两个图像,fg:

和bg:

:

我希望能够将fg叠加到bg上.也就是说,最终图像的左上角应该是灰色的(因为fg的alpha是1),右下角是灰色和彩色噪声的混合,而其他quandrants中的纯色噪声.我正在寻找类似于添加函数的东西,它给了我一个新的np数组.

请注意,我不认为这与此答案相同,后者使用matplotlib.pyplot.plt来覆盖图像和颜色贴图周围的小提琴.我不认为我应该在这里摆弄色彩图,但也许答案是我做的.

我希望操作返回一个新的np.array的原因是因为我想用许多图像迭代地执行此操作,按顺序重叠.

Answer 1

Alpha混合通常使用Porter&Duff方程式完成:

其中src和dst对应于您的前景和背景图像,并且A和RGB像素值被假定为浮点,范围为[0,1].

对于您的具体示例:

src_rgb = fg[..., :3].astype(np.float32) / 255.0
src_a = fg[..., 3].astype(np.float32) / 255.0
dst_rgb = bg[..., :3].astype(np.float32) / 255.0
dst_a = bg[..., 3].astype(np.float32) / 255.0

out_a = src_a + dst_a*(1.0-src_a)
out_rgb = (src_rgb*src_a[..., None]
           + dst_rgb*dst_a[..., None]*(1.0-src_a[..., None])) / out_a[..., None]

out = np.zeros_like(bg)
out[..., :3] = out_rgb * 255
out[..., 3] = out_a * 255

输出: