能否为图像施加人工增益？求正确的像素数组操作方法

我用Python连接USB摄像头，尝试过pylablib、pyusb、opencv等多个库，都无法控制摄像头的硬件增益，厂商也未提供可用的DLL。目前我想通过人工给图像施加增益来替代，但不确定这种方法是否可行。

我原本理解增益是对摄像头传感器信号的放大，所以觉得直接把像素强度乘以某个系数就能达到效果，比如用代码：
shown_img = (shown_img * 2.0).astype("uint8")
但这样操作后图像出现了随机色彩（见错误结果图），显然我的操作有误，可能对增益的基础理解存在偏差。

想请教：这种人工模拟增益的方法是否可行？如果可行，正确的数组操作方式是什么？不用解释Python语法，我只是用它做这个项目。

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• 原图：
• 错误结果图：
• 预期效果：
• 裁剪方法后的效果：

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ekorb