JavaとOpenCVでラプラシアン変換を実装する方法：エッジ検出の基本を解説

画像に対するラプラシアン変換（Laplacian Transform）は、画素値が急激に変化している領域（輝度の変化が大きい部分）を強調する処理です。この特性を利用して、画像のエッジ検出によく使われています。

Laplacian()メソッドについて

OpenCVのImgprocクラスが提供するLaplacian()メソッドを使うと、指定した画像にラプラシアン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。

• 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
• 変換の深度（ddepth）、カーネルサイズ（ksize）、スケール（scale）、デルタ（delta）を表す4つの整数値
• 境界の種類（borderType）を表す整数値

サンプルコード

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.CvType;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.highgui.HighGui;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;

public class LaplacianTransform extends Application {
   public void start(Stage stage) throws IOException {
      // OpenCVライブラリのロード
      System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);
      // 入力画像と出力画像を格納するMatオブジェクトを作成
      Mat src = new Mat();
      Mat dst = new Mat();
      // 画像を読み込む
      src = Imgcodecs.imread("D:\\Images\\road3.jpg");
      // ラプラシアン変換を適用
      Imgproc.Laplacian( src, dst, CvType.CV_16S, 3, 1, 0, Core.BORDER_DEFAULT );
      //Imgproc.Laplacian(src, dst, ddepth, ksize, scale, delta, borderType);
      // CV_8Uに戻す（絶対値に変換）
      Core.convertScaleAbs( dst, dst );
      // 行列をJavaFXのWritableImageに変換
      Image img = HighGui.toBufferedImage(dst);
      WritableImage writableImage= SwingFXUtils.toFXImage((BufferedImage) img, null);
      // ImageViewの設定
      ImageView imageView = new ImageView(writableImage);
      imageView.setX(10);
      imageView.setY(10);
      imageView.setFitWidth(575);
      imageView.setPreserveRatio(true);
      // Sceneオブジェクトの設定
      Group root = new Group(imageView);
      Scene scene = new Scene(root, 595, 400);
      stage.setTitle("Laplacian Transform");
      stage.setScene(scene);
      stage.show();
   }
   public static void main(String args[]) {
      launch(args);
   }
}

入力画像

実行結果

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。元の画像の輪郭や境界線が白い線として強調され、エッジが検出されていることが確認できます。

ポイント解説

• CvType.CV_16S：ラプラシアン変換の結果は負の値を含むため、出力深度には16ビット符号付き整数（CV_16S）を指定します。
• Core.convertScaleAbs()：計算結果を表示可能な8ビット符号なし整数（CV_8U）に戻すために使用します。
• BORDER_DEFAULT：画像の端のピクセルを処理する際の境界補完方式です。