【OpenCV入門】Javaのサンプルコードで学ぶ単純なしきい値処理（二値化）の基本

しきい値処理（Thresholding）とは

しきい値処理は、画像をセグメンテーション（領域分割）するための最もシンプルな手法の一つで、二値画像を作成する際によく利用されます。「単純なしきい値処理」では、あらかじめ指定したしきい値よりも明るい画素（ピクセル）を特定の標準値で置き換えます。これにより、対象物と背景を簡単に分離することが可能になります。

threshold()メソッドについて

OpenCVでは、Imgprocクラスのthreshold()メソッドを呼び出すことで、単純なしきい値処理を実行できます。このメソッドの主な引数は以下の通りです。

• 入力画像（ソース）と出力画像（デスティネーション）を表す2つのMatオブジェクト
• しきい値、および標準値（最大値）を表す2つの整数値
• しきい値処理の種類を表す1つの整数値

主なしきい値処理の種類（type引数）

• THRESH_BINARY：しきい値より大きい画素は標準値、それ以外は0に設定
• THRESH_BINARY_INV：THRESH_BINARYの逆パターンで二値化
• THRESH_TRUNC：しきい値より大きい画素をしきい値の値に置き換え
• THRESH_TOZERO：しきい値以下の画素を0に設定
• THRESH_TOZERO_INV：しきい値より大きい画素を0に設定

Javaによる実装例

以下は、画像をグレースケールとして読み込み、threshold()メソッドで単純なしきい値処理を適用し、その結果をJavaFXのウィンドウに表示するサンプルプログラムです。

import java.awt.Image;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.IOException;
import javafx.application.Application;
import javafx.embed.swing.SwingFXUtils;
import javafx.scene.Group;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.image.ImageView;
import javafx.scene.image.WritableImage;
import javafx.stage.Stage;
import org.opencv.core.Core;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.highgui.HighGui;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;

public class SimpleThreshold extends Application {
   public void start(Stage stage) throws IOException {
      // OpenCVのコアライブラリを読み込む
      System.loadLibrary( Core.NATIVE_LIBRARY_NAME );
      String file ="D:\\Images\\win2.jpg";
      // 入力画像をグレースケールとして読み込む
      Mat src = Imgcodecs.imread(file, Imgcodecs.IMREAD_GRAYSCALE);
      // 出力画像を格納するための空のMatを作成する
      Mat dst = new Mat(src.rows(), src.cols(), src.type());
      // 単純なしきい値処理を適用する
      Imgproc.threshold(src, dst, 50, 255, Imgproc.THRESH_BINARY);
      // MatをJavaFX用のWritableImageに変換する
      Image img = HighGui.toBufferedImage(dst);
      WritableImage writableImage= SwingFXUtils.toFXImage((BufferedImage) img, null);
      // ImageViewを設定する
      ImageView imageView = new ImageView(writableImage);
      imageView.setX(10);
      imageView.setY(10);
      imageView.setFitWidth(575);
      imageView.setPreserveRatio(true);
      // Sceneオブジェクトを設定する
      Group root = new Group(imageView);
      Scene scene = new Scene(root, 595, 400);
      stage.setTitle("Simple Threshold");
      stage.setScene(scene);
      stage.show();
   }
   public static void main(String args[]) {
      launch(args);
   }
}

入力画像

出力結果

上記のプログラムを実行すると、次のようなウィンドウが表示されます。しきい値（50）より明るい画素は白（255）へ、暗い画素は黒（0）へ置き換えられ、画像が正しく二値化されていることが確認できます。