Javaサンプルコードで解説！OpenCVの距離変換（Distance Transform）の使い方

距離変換（Distance Transform）とは

距離変換は、デジタル画像から派生させた表現方法の一つです。この処理では、前景領域内にある各点のグレーレベル輝度値を、「0」の値（境界）までの最短距離へと置き換えます。その結果、物体の中心部ほど明るく、境界に近いほど暗く表示される画像が生成され、形状解析やセグメンテーションなどに活用できます。

OpenCVでは、ImgprocクラスのdistanceTransform()メソッドを使用することで、指定した画像に距離変換を適用できます。このメソッドは、以下の引数を受け取ります。

• ソース画像と出力先画像を表す2つのMatオブジェクト
• 適用する距離変換の種類を表す整数値（例：DIST_L1＝マンハッタン距離、DIST_L2＝ユークリッド距離、DIST_C＝チェビシェフ距離など）
• 計算に使用するマスクサイズを表す整数値（通常は3または5）

なお、距離変換は二値画像に対して適用するのが一般的なため、事前にthreshold()メソッドで画像を二値化しておきます。また、結果は浮動小数点型で出力されるため、Core.convertScaleAbs()メソッドを使って8ビットの符号なし整数型に変換すると、画像として扱いやすくなります。

Javaでの実装例

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 DistanceTransform 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 );
      // ファイルから画像を読み込み、Matオブジェクトとして格納する
      String file ="D://images//boy.jpg";
      Mat src = Imgcodecs.imread(file, Imgcodecs.IMREAD_GRAYSCALE);
      // 結果を格納するための空のMatオブジェクトを作成する
      Mat dst = new Mat();
      Mat binary = new Mat();
      // グレースケール画像を二値画像に変換する
      Imgproc.threshold(src, binary, 100, 255, Imgproc.THRESH_BINARY);
      // 距離変換を適用する
      Imgproc.distanceTransform(binary, dst, Imgproc.DIST_C, 3);
      Core.convertScaleAbs( dst, dst );
      // MatをJavaFX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("Distance Transform");
      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。前景領域の中心ほど明るく描画され、距離変換が正しく適用されていることが確認できます。