Разобрался. При создании массива np.zeros([line, row, 3]) ячейка массива создается с типом numpy.float64. Но пиксели изображения имеют формат 8 битного беззнакового целого числа, то есть numpy.uint8 .
Необходимо сделать приведение типа:
new_img = new_img.astype(np.uint8)