Numpy - 归一化 RGB 像素数组答案

【问题标题】：Numpy - normalize RGB pixel arrayNumpy - 归一化 RGB 像素数组
【发布时间】：2023-03-31 12:16:01
【问题描述】：

我有一个形状为(34799, 32, 32, 3)的numpy数组，表示(num examples, width, height, channels)。

现在我使用以下代码对图像数据进行标准化：

def normalize(x):
    return (x - 128) / 128

X_train_norm = normalize(X_train)

但是结果好像不对，X_train[0][0][0]的值是[28 25 24]，但是X_train_norm[0][0][0]的输出是[1.21875 1.1953125 1.1875]。

我使用以下测试代码：

test = np.array([[[[28, 25, 24]]]])
print ((test - 128) / 128)

输出：

[[[[-0.78125   -0.8046875 -0.8125   ]]]]

为什么normalize 函数得到错误的结果？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

我认为图像被加载为一个 numpy 数组，其中填充了 uint8 字节，其值介于 0 和 255 之间。

如果您对uint8 执行减法以使结果为负，则会发生回绕。比如123 - 128 == 251，然后你除以128。例如：

>>> np.array([28,25,24], dtype=np.uint8) - 128
array([156, 153, 152], dtype=uint8)

然后，我们得到报告：

>>> (np.array([28,25,24], dtype=np.uint8) - 128)/128
array([1.21875  , 1.1953125, 1.1875   ])

为了解决，可以使用.astype(..)：

def normalize(x):
    return (x.astype(float) - 128) / 128

请注意，这与您使用函数这一事实无关，如果您将表达式与原始数组一起使用，您将得到 same 结果。

【讨论】：

【解决方案2】：

由于当前编写的代码，如果 x 具有 dtype uint8（它似乎有），则减法将在 uint8 中进行，但除法在 float 中完成。

解决这个问题的最简单方法是通过让 128 成为浮点数来强制减法发生在浮点数中

def normalize(x):
    return (x - 128.0) / 128

【讨论】：