如何在iOS中为已有图片添加可调节强度的高斯噪声？

现有方案的补充说明 #

之前找到的两种方案分别是生成纯噪声图、将噪声与背景混合，但缺少针对已有图片的可调节强度高斯噪声实现，且原噪声是均匀随机噪声，并非Photoshop滤镜使用的高斯分布噪声。以下是完整实现方案：

步骤1：生成高斯分布噪声图 #

使用Box-Muller变换生成符合正态分布的随机值（模拟高斯噪声），同时支持强度调节：

CGImageRef CGGenerateGaussianNoiseImage(CGSize size, CGFloat intensity) CF_RETURNS_RETAINED {
    // 强度范围映射：0~1 → 噪声幅度0~127（避免过曝）
    CGFloat noiseAmplitude = intensity * 127.0;
    NSUInteger pixelCount = (NSUInteger)fabs(size.width) * (NSUInteger)fabs(size.height);
    unsigned char *grayPixels = (unsigned char *)malloc(pixelCount);
    if (!grayPixels) return NULL;

    // Box-Muller变换生成高斯分布随机数
    for (NSUInteger i = 0; i < pixelCount; i++) {
        CGFloat u1 = ((CGFloat)rand() / RAND_MAX);
        CGFloat u2 = ((CGFloat)rand() / RAND_MAX);
        CGFloat z0 = sqrt(-2.0 * log(u1)) * cos(2.0 * M_PI * u2);
        // 将高斯值映射到0~255灰度范围，中心值128（中性灰）
        CGFloat noiseValue = 128.0 + z0 * noiseAmplitude;
        grayPixels[i] = (unsigned char)CLAMP(noiseValue, 0.0, 255.0);
    }

    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(grayPixels,
                                                 (size_t)fabs(size.width),
                                                 (size_t)fabs(size.height),
                                                 8,
                                                 (size_t)fabs(size.width),
                                                 colorSpace,
                                                 kCGImageAlphaNone);
    CGImageRef noiseImage = CGBitmapContextCreateImage(context);

    // 释放资源
    CFRelease(context);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    free(grayPixels);
    return noiseImage;
}

// 辅助宏：限制数值范围
#define CLAMP(value, min, max) ((value) < (min) ? (min) : ((value) > (max) ? (max) : (value)))

步骤2：将高斯噪声与已有图片混合 #

创建画布上下文，先绘制原图，再将噪声图按强度叠加（用kCGBlendModeOverlay模拟Photoshop“添加杂色”的视觉效果）：

UIImage *addGaussianNoiseToImage(UIImage *originalImage, CGFloat intensity) {
    if (!originalImage) return nil;
    CGSize imageSize = originalImage.size;
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(imageSize, NO, originalImage.scale);
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();

    // 绘制原图
    [originalImage drawInRect:CGRectMake(0, 0, imageSize.width, imageSize.height)];

    // 生成对应尺寸的高斯噪声图
    CGImageRef noiseImage = CGGenerateGaussianNoiseImage(imageSize, intensity);
    if (noiseImage) {
        // 设置混合模式与透明度，双重控制噪声强度
        CGContextSetBlendMode(context, kCGBlendModeOverlay);
        CGContextSetAlpha(context, intensity);
        CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, imageSize.width, imageSize.height), noiseImage);
        CFRelease(noiseImage);
    }

    UIImage *resultImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();
    return resultImage;
}

使用示例 #

// 给已有图片添加强度为0.3的高斯噪声
UIImage *original = [UIImage imageNamed:@"test.jpg"];
UIImage *noisyImage = addGaussianNoiseToImage(original, 0.3);

内容的提问来源于stack exchange，提问作者erotsppa