给CT图像添加“条纹噪声”

条纹噪声是 CT 成像的 “BUG”，可能来自机器本身、病人配合度，或者数据计算过程。如CT 机里有一排 “感光元件”（探测器），负责接收穿过人体的 X 射线。如果其中某个或某几个元件坏了、灵敏度下降，就会像相机传感器有坏点一样，在图像上形成一条固定的条纹（比如竖条纹，因为探测器是一排排排列的）。

def add_stripe_noise(image, intensity=200, stripe_width=5, stripe_spacing=10, direction='vertical'):

    noise = np.zeros_like(image, dtype=np.float32)

    height, width = image.shape

    if direction == 'vertical':

        for x in range(0, width, stripe_spacing):

            start = x

            end = min(x + stripe_width, width)

            noise[:, start:end] = intensity * (np.random.rand(height, end - start) - 0.5)

    elif direction == 'horizontal':

        for y in range(0, height, stripe_spacing):

            start = y

            end = min(y + stripe_width, height)

            noise[start:end, :] = intensity * (np.random.rand(end - start, width) - 0.5)

    noisy_image = image + noise

    return np.clip(noisy_image, np.min(image), np.max(image))

这个函数的作用是给图像添加 "条纹噪声"，就像给图片蒙上一层有规律的条纹状干扰。用大白话一步一步解释：

打比方理解

把图像想象成一张干净的画，这个函数就是用画笔在上面画一些平行的条纹（竖纹或竖纹），让画面变得有干扰。

步骤拆解（以添加竖纹为例）

1. 准备一张 "透明的涂鸦纸"

noise = np.zeros_like(image)

→ 先准备一张和原图一样大的透明纸（初始全黑，相当于透明），专门用来画条纹。

1. 确定条纹的位置和宽度

for x in range(0, width, stripe_spacing):     start = x  # 条纹开始的位置     end = min(x + stripe_width, width)  # 条纹结束的位置（避免超出图像）

→ 比如设定stripe_spacing=10（每隔 10 个像素画一条），stripe_width=5（每条宽 5 个像素），就会在第 0、10、20... 的位置画竖纹，每条宽 5 像素。

1. 在涂鸦纸上画条纹

noise[:, start:end] = intensity * (np.random.rand(...) - 0.5)

→ 在刚才确定的位置上画条纹：

1. 1. np.random.rand() 生成随机的明暗值（像用不同力度画画）
   2. 减 0.5 是为了让条纹有明有暗（有的比原图亮，有的比原图暗）
   3. intensity 控制条纹的明显程度（值越大，条纹越清晰）
2. 把涂鸦纸盖到原图上

noisy_image = image + noise

→ 把画好条纹的透明纸叠到原图上，条纹就 "印" 到原图上了。

1. 修正过度明暗的地方

return np.clip(noisy_image, np.min(image), np.max(image))

→ 避免条纹太亮或太暗导致画面失真，把亮度限制在原图的明暗范围内。

举个具体例子

如果是一张 40x40 的图像，设置：

1. direction='vertical'（竖纹）
2. stripe_spacing=10（每隔 10 像素一条）
3. stripe_width=5（每条宽 5 像素）

最终会在图像上画出：

1. 第 0-4 列：一条竖纹
2. 第 10-14 列：一条竖纹
3. 第 20-24 列：一条竖纹
4. 第 30-34 列：一条竖纹

每条条纹的明暗是随机的，整体看起来就像图像被竖条纹干扰了。

总结

这个函数就像给图像加了一层有规律的 "条纹滤镜"，可以控制条纹是横的还是竖的、条纹多宽、间隔多远、以及条纹有多明显，最终让图像出现类似信号干扰的条纹效果。