我是靠谱客的博主 英勇猫咪,最近开发中收集的这篇文章主要介绍均匀分布产生高斯分布,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

均匀分布产生高斯分布

    • 简介
    • 方法和证明
      • 逆变换法
      • Box-Muller算法
      • 拒绝采样
    • 代码
      • 逆变换代码
      • Box-Muller算法代码
      • 拒绝采样代码
    • 效果
      • 检验
      • 算法效果
    • 引用

简介

上图像处理课的小作业,顺便复习概率论!!

这里只用了三种方法,未完待续。。。

方法和证明

已经写成word了,不想再打一遍了awsl。

逆变换法

在这里插入图片描述

Box-Muller算法

在这里插入图片描述

拒绝采样

在这里插入图片描述

代码

逆变换代码

clc;
clear;

% 验证高斯噪声--------------
ep = 1e-3;  %间隔
x = -4 : ep : 4;
num = length(x);
U = rand(1, num);
gaussian = @(u) sqrt(2) * erfinv(u);	%高斯分布的逆累积分布函数
y = gaussian(2 * U - 1);
[f, xi] = ksdensity(y, x);				%绘制概率分布
% 作图
figure(1);
plot(x, f);


% 添加高斯噪声--------------
img = imread('lena.bmp');
Nvar = [0 50];	% 均值0,标准差50
rate = 0.5;		% 50%的区域加噪声
img_processed = add_Guassian_noise(img, Nvar, rate);
% 原图
figure(2);
subplot(1, 2, 1);
imshow(img);
title('src');
% 处理后
subplot(1, 2, 2);
imshow(img_processed);
title('dst');

function dst = add_Guassian_noise(src, Nvar, rate)
% src --> raw img to be processed
% Nvar --> [mean, std]
% rate --> the rate of noise
	[r, c] = size(src);
	src = double(src);
	flag = (rand(r,c) > rate);
	U = rand(r, c);
	noise = Nvar(2) * sqrt(2) * erfinv(2 * U - 1) + Nvar(1);
	dst = src + noise .* flag;
	dst = uint8(dst);
	
end

Box-Muller算法代码

clc;
clear;

% 验证高斯噪声---------------
ep = 1e-3;  %间隔
x = -4 : ep : 4;
num = length(x);
U1 = rand(1, num);
U2 = rand(1, num);
y = sqrt(-2 * log(U1)) .* cos(2*pi*U2);		%Box-Muller公式
[f, xi] = ksdensity(y, x);
figure(1);
plot(x, f);

% 添加高斯噪声--------------
img = imread('lena.bmp');
Nvar = [0 50];		% 均值0,标准差50
rate = 0.5;			% 50%的区域加噪声
img_processed = add_Gaussian_noise(img, Nvar, rate);
% 作图
figure(2);
subplot(1, 2, 1);
imshow(img);
title('src');

subplot(1, 2, 2);
imshow(img_processed);
title('dst');

function dst = add_Gaussian_noise(src, Nvar, rate)
% src --> raw img to be processed
% Nvar --> [mean, std]
% rate --> the rate of noise
	[r, c] = size(src);
	src = double(src);
	flag = (rand(r,c) > rate);
	U1 = rand(r, c);
	U2 = rand(r, c);
	noise = Nvar(2) * sqrt(-2 * log(U1)) .* cos(2 * pi * U2) + Nvar(1);
	dst = src + noise .* flag;
	dst = uint8(dst);
	
end

拒绝采样代码

clc;
clear;

% 检验高斯分布------------
ep = 1e-3;
x = -5 : ep : 5;	%five sigma
top = 4 * 1 / 10;	%由于均匀分布U~(-5,5),则p=0.1;但高斯分布最大值0.4,因此k取4。
sample_num = 1e5;	%采样点1e5个
U = rand(1, sample_num) * 10 - 5;
gaussian = @(x) 1/sqrt(2*pi) * exp(-x.^2 / 2);
sample_id = (rand(1, sample_num) * top) <= gaussian(U);		%接受的id
sample = U(sample_id);
[f, xi] = ksdensity(sample, x);
figure(1);
plot(x, f);

% 添加高斯噪声--------------
img = imread('lena.bmp');
Nvar = [0 50];
rate = 0.5;
img_processed = add_Guassian_noise(img, Nvar, rate);
% 作图
figure(2);
subplot(1, 2, 1);
imshow(img);
title('src');

subplot(1, 2, 2);
imshow(img_processed);
title('dst');

function dst = add_Guassian_noise(src, Nvar, rate)
% src --> raw img to be processed
% Nvar --> [mean, std]
% rate --> the rate of noise
	[r, c] = size(src);
	src = double(src);
	flag = (rand(r,c) < rate);
    sample_num = r * c;	%每次取样r*c个,得到接受的个数n
    noise = [];
    top = 4 * 1 / 10;
    while(length(noise) < sample_num)	%取样n达到r*c后退出循环
        U = 10 * rand(1, sample_num) - 5;
        gau = 1/sqrt(2*pi) * exp(-U.^2 / 2);
        sample_id = (rand(1, sample_num) * top <= gau);
        noise = [noise U(sample_id)];
    end
    noise = noise(1, 1:sample_num);
    noise = reshape(noise, [r, c]);
	noise = Nvar(2) * noise + Nvar(1);
	dst = src + noise .* flag;
	dst = uint8(dst);
end

效果

检验

在这里插入图片描述

算法效果

在这里插入图片描述

引用

  1. https://blog.csdn.net/renwudao24/article/details/44463489
  2. https://www.jianshu.com/p/cb916e1ba399
  3. https://blog.csdn.net/libing_zeng/article/details/81842245?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1

最后

以上就是英勇猫咪为你收集整理的均匀分布产生高斯分布的全部内容,希望文章能够帮你解决均匀分布产生高斯分布所遇到的程序开发问题。

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