【Java】OpenCVライブラリを使って画像のコントラストを変更する方法

画像の明るさやコントラストの増減は、画像のピクセル値を変換することで実現できます。この変換は、次のような数式で表されます。

g(i, j) = α ・ f(i, j) + β

ここで、各要素の意味は以下のとおりです。

• (i, j)：ピクセルの位置（座標）
• α（ゲイン）と β（バイアス）：変換のパラメータ

一般に、ゲインパラメータ α が画像のコントラストを制御し、バイアスパラメータ β が画像の明るさを制御します。

convertTo() メソッドについて

org.opencv.core.Mat クラスの convertTo() メソッドを使うと、指定した行列に対して必要な計算を実行し、画像のコントラストや明るさを変更できます。このメソッドは、以下の4つのパラメータを受け取ります。

• mat：結果を格納するための空の行列。ソース行列と同じサイズ・型である必要があります。
• rtype：出力行列の型を指定する整数値。負の値を指定した場合は、ソースと同じ型になります。
• alpha：ゲイン値。0より大きい値である必要があります（デフォルト値は 1）。
• beta：バイアス値（デフォルト値は 0）。

OpenCV Java ライブラリで画像のコントラストを変更する手順

convertTo() メソッドに渡す alpha 値によって、画像のコントラストが変化します。alpha の値が 1 未満（0に近いほど）の場合はコントラストが低下し、1 より大きい場合（最大255）はコントラストが強調されます。

具体的な手順は以下のとおりです。

• loadLibrary() メソッドを使用して、OpenCV のネイティブライブラリを読み込みます。
• imread() メソッドを使用して、対象の画像を読み込み Mat オブジェクトに格納します。
• 前の手順で取得した行列と同じサイズ・型を持つ空の行列を作成します。
• 空の行列、型を維持するための -1、コントラストを調整する alpha 値（0〜1 または 1〜100）、および beta 値として 0 を引数にして convertTo() メソッドを呼び出します。
• Imgcodecs.imwrite() メソッドを使用して、結果の行列を出力画像として書き込みます。

サンプルコード

以下は、画像のコントラストを実際に変更する Java プログラムの例です。

import org.opencv.core.Core;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;

public class AlteringContrast {
    public static void main(String[] args) {
        // OpenCV コアライブラリの読み込み
        System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);

        // ファイルから画像を読み込む
        String file = "D:\\Images\\car3.jpg";
        Mat src = Imgcodecs.imread(file, Imgcodecs.IMREAD_COLOR);

        // 空の行列を作成
        Mat dest = new Mat(src.rows(), src.cols(), src.type());

        // 画像のコントラストを変更（alpha = 10）
        src.convertTo(dest, -1, 10, 0);

        // 結果の画像を書き出す
        Imgcodecs.imwrite("D:\\Images\\altering_contrast_10.jpg", dest);
    }
}

入力画像と実行結果

上記のプログラムに対して入力画像として車の写真を使用すると、alpha 値の違いによって以下のような出力結果が得られます。

α 値： 0.5 の場合

alpha を 0.5 に設定すると、元の画像よりもコントラストが大きく低下し、全体的に淡くぼやけた印象になります。

α 値： 0.8 の場合

alpha を 0.8 に設定すると、ややコントラストが抑えられ、柔らかいトーンの画像になります。

α 値： 1.5 の場合

alpha を 1.5 に設定すると、コントラストが強調され、明暗の差がはっきりとした画像になります。

α 値： 2.0 の場合

alpha を 2.0 に設定すると、コントラストがさらに強まり、シャープでメリハリのある画像になります。

このように、convertTo() メソッドの alpha パラメータを調整するだけで、Java の OpenCV ライブラリを使って画像のコントラストを簡単に制御できます。用途に応じて適切な alpha 値を選択してください。