JavaのOpenCVライブラリを使って画像にノイズを追加する方法

OpenCVを使用すると、ガウス分布に基づくランダムなノイズを画像へ簡単に追加できます。ここでは、JavaでOpenCVライブラリを利用して画像にノイズを加える手順を紹介します。

画像にノイズを追加する手順

• 対象となる画像を読み込み、Matオブジェクトに格納します。
• ノイズ保存用と結果保存用として、さらに2つの空の行列（Mat）を作成します。
• 平均値と標準偏差を格納するためのMatOfDouble型の行列を2つ用意します。
• meanStdDev()メソッドを使って、画像の平均値と標準偏差を取得します。
• randn()メソッドを使って、ランダムな要素で満たされたノイズ用行列を生成します。このメソッドには、事前に作成したソース行列・平均・標準偏差の各オブジェクトを渡します。

最後に、生成したノイズ行列と元画像の行列をCore.add()で加算し、その結果を出力用の行列に保存すれば完成です。

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.Mat;
import org.opencv.core.MatOfDouble;
import org.opencv.highgui.HighGui;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;

public class AddingNoise 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む
      String file = "D://images//elephant.jpg";
      Mat src = Imgcodecs.imread(file);
      System.out.println("Image Loaded");
      // 出力用の行列を作成
      Mat dst = new Mat(src.rows(), src.cols(), src.type());
      // ノイズ用の行列を作成
      Mat noise = new Mat(src.rows(), src.cols(), src.type());
      // 平均値と標準偏差を計算
      MatOfDouble mean = new MatOfDouble();
      MatOfDouble dev = new MatOfDouble();
      Core.meanStdDev(src, mean, dev);
      // ノイズ行列をランダムな値で埋める
      Core.randn(noise, mean.get(0,0)[0], dev.get(0,0)[0]);
      // 元画像にノイズを加算して出力用行列へ格納
      Core.add(src, noise, dst);
      // 行列をJavaFXのWritableImageに変換
      Image img = HighGui.toBufferedImage(dst);
      WritableImage writableImage = SwingFXUtils.toFXImage((BufferedImage) img, null);
      // ImageViewを設定
      ImageView imageView = new ImageView(writableImage);
      imageView.setX(10);
      imageView.setY(10);
      imageView.setFitWidth(575);
      imageView.setPreserveRatio(true);
      // Sceneオブジェクトを設定して表示
      Group root = new Group(imageView);
      Scene scene = new Scene(root, 595, 400);
      stage.setTitle("Adding Noise Example");
      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、以下のように元画像にランダムなノイズが加わった画像が出力されます。