C++とOpenCVでシングルチャンネル画像のピクセル値を読み取る方法

ピクセル値を読み取る仕組み

デジタル画像は無数のピクセル（画素）から構成されています。OpenCVを使えば、これらのピクセル値を簡単に読み取ることができます。ただし、カラー画像はBGRの3つのチャンネルを持っているため、ピクセル値を正確に取得したい場合は、単一チャンネル（シングルチャンネル）として個別に扱う必要があります。

本記事では、まず「cimage」という名前のMat行列に画像を読み込み、cvtColor(cimage, img, COLOR_BGR2GRAY); 関数を使ってグレースケール画像へ変換し、その結果を「img」という名前の行列に格納します。グレースケール化によって画像が単一チャンネルになるため、img.at<uchar>(i, j) のようにアクセスするだけで、任意の位置のピクセル値（0〜255の輝度値）を取得できるようになります。

以下のプログラムは、画像の全ピクセル値を読み取り、その値をコンソールウィンドウに表示します。

サンプルコード

#include<iostream>
#include<opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include<opencv2/opencv.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;
int main() {
    int x;// ピクセル値を保持するための整数変数を宣言 //
    Mat cimage = imread("colors.jpg");// 画像を読み込む //
    Mat img;// 変換後の画像を格納する空の行列を宣言 //
    cvtColor(cimage, img, COLOR_BGR2GRAY);// 読み込んだ画像をグレースケール画像に変換 //
    for (int i = 0; i < img.rows; i++)// 行方向のループ // {
        for (int j = 0; j < img.cols; j++)// 列方向のループ // {
            x = (int)img.at<uchar>(i, j);// (i,j)ピクセルの値を変数に格納 //
            cout << "Value of pixel" << "(" << i << "," << j << ")" << "=" << x << endl;// コンソールウィンドウに値を表示 //
        }
    }
    imshow("Show", img);// 画像を表示 //
    waitKey();// キーボード入力を待機 //
    return 0;
}

実行結果

このプログラムを実行すると、画像内のすべてのピクセルについて「Value of pixel (行, 列) = 値」の形式で輝度値がコンソールに出力されるとともに、変換後のグレースケール画像が別ウィンドウに表示されます。

ポイント解説

• imread()：指定したパスから画像ファイルを読み込み、Matオブジェクトとして返します。
• cvtColor()：カラー空間を変換する関数です。COLOR_BGR2GRAYを指定すると、BGRカラー画像からグレースケール画像へ変換できます。
• at<uchar>(i, j)：グレースケール画像は1ピクセルあたり1バイト（uchar型）で表現されるため、このテンプレート関数でi行目・j列目のピクセル値に直接アクセスできます。
• waitKey()：キーボードからの入力があるまでプログラムを待機させ、表示ウィンドウを閉じずに保持します。