[Python3]正弦波画像を表示するプログラム

はじめに

正弦縞画像はコントラスト感度の測定といった知覚実験のテスト刺激として用いられる。画像ソフトで作成することもできるが、プログラムで実装した方が画像の周波数等を計算しやすく便利であると考えられる。そこで、本記事では正弦縞画像を作成するプログラムを掲載する。正弦縞画像を作成するプログラムに関しては、私個人が検索した限りでは情報量が少なかったため、この投稿が役に立てば幸いである。

ソースコード

以下に作成したソースコードを示す. 日本語で手順を簡単に示す
１：サイン波を描画する. このとき振幅を255とするのがポイント.
２：この時点ではマイナス値が出てしまうので, 底上げをする(offset).
３：こうしてできたサイン波の縦軸の値を画素値とする.
以上である. 出力は以下となる. 例えばコントラスト感度を計測したい場合は, 下のプログラムで周波数を変えれば良い.

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from PIL import Image

#キャンバス生成
Width  = 512
Height = 512
img = Image.new("RGB", (Width, Height))

#各パラメータの定義
Amp    = 255.0        #振幅
T      = 32.0       #周期
f      = 1.0 / 32.0 #周波数
sec    = 1          #サンプリング時間
f_s    = 1000       #サンプリング周波数
offset = 255        #sin波を0から255の間で描画するため.

#輝度値
Brightness=[]
for t in np.arange(f_s * sec):
    y = Amp * np.sin(2.0 * np.pi * f * t) + offset
    y = y / 2
    Brightness.append(y)

#出力画像の設定.
plt.grid(True)
plt.xlabel('t', fontsize = 15)
plt.ylabel('Brightness', fontsize = 15)
plt.plot(Brightness[0:100], color = 'red')
plt.show()

#画素の書き換え.
for x in range(Width):
    for y in range(Height):

        #putpixcelの引数が整数のみなので,四捨五入して整数化した.
        r = int(round(Brightness[x]))
        g = int(round(Brightness[x]))
        b = int(round(Brightness[x]))

        img.putpixel((x,y),(r,g,b))

#正弦縞画像の表示
plt.imshow(img)
plt.tick_params(labelbottom=False, labelleft=False, labelright=False, labeltop=False)
plt.tick_params(bottom=False, left=False, right=False, top=False)
plt.savefig('SinImage.png', bbox_inches="tight",dpi=300)
plt.show()