【Java入門】ネガティブ画像をポジティブ画像に変換する方法｜BufferedImageでピクセル単位のRGB反転を実装

ネガティブ（反転）画像を元のポジティブ画像に戻すには、画像内のすべてのピクセルに対して、赤（R）・緑（G）・青（B）の各値を「255 − 値」で反転させます。透明度を表すアルファ（A）成分はそのまま維持します。この操作は可逆的なため、同じロジックでポジ→ネガ→ポジの往復変換にも対応できます。

ネガ画像からポジ画像への変換手順

• 画像の読み込み： ImageIO.read() メソッドで対象の画像ファイルを読み込みます。
• サイズの取得： getHeight() と getWidth() で画像の高さと幅を取得します。
• ピクセル走査： 二重の for ループで画像内の全ピクセルを順番に処理します。
• ピクセル値の取得： getRGB() メソッドでピクセルの値を取得します。
• 色成分の抽出： ピクセル値から各色成分を取り出すには、右シフトで該当ビットの開始位置まで移動し（アルファは24ビット、赤は16ビット、緑は8ビット）、0xff とのビットAND演算を行います。これにより下位8ビット以外がマスクされ、目的の1バイトだけが残ります。
• 色の反転： 新しい R・G・B の値を、それぞれ255から引いて計算します。
• ピクセルの再構築： A・R・G・B をそれぞれの桁位置へ左シフトし、ビットORで結合して新しいピクセル値を組み立てます。
• ピクセルの書き戻し： setRGB() メソッドで新しいピクセル値を設定します。

サンプルコード

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.awt.image.BufferedImage;
import javax.imageio.ImageIO;

public class Negative2Color {
    public static void main(String args[]) throws IOException {
        // 画像を読み込む
        File file = new File("D:\\Images\\cat_neg.jpg");
        BufferedImage img = ImageIO.read(file);

        for (int y = 0; y < img.getHeight(); y++) {
            for (int x = 0; x < img.getWidth(); x++) {
                // ピクセルの内容を取得
                int p = img.getRGB(x, y);

                // ピクセル値からA・R・G・Bの各値を取り出す
                int a = (p>>24) & 0xff;
                int r = (p>>16) & 0xff;
                int g = (p>>8)  & 0xff;
                int b = p       & 0xff;

                // 各RGB値を255から減算して反転
                r = 255 - r;
                g = 255 - g;
                b = 255 - b;

                // 新しいRGB値を組み立てて設定
                p = (a<<24) | (r<<16) | (g<<8) | b;
                img.setRGB(x, y, p);
            }
        }

        // 変換後の画像を保存
        file = new File("D:\\Images\\negative_positive.jpg");
        ImageIO.write(img, "jpg", file);
        System.out.println("Done...");
    }
}

入力画像（ネガティブ）

出力画像（ポジティブ）

ポイント解説

色の反転は「255 − 各チャンネルの値」というシンプルな計算で実現できます。これは光の三原色における補色関係に基づいており、ネガフィルムの原理と同じです。また、ビット演算では 0xff（16進数で255＝8ビットすべて1）とのAND演算によって、不要な上位ビットを切り捨てている点に注目してください。大容量画像を扱う場合は、getRGB()/setRGB() を個別に呼び出す代わりに、getRGB(int startX, int startY, int w, int h, int[] rgbArray, ...) を使って配列として一括取得すると、処理速度を大幅に改善できます。