Pythonによる画像の二値化

こんにちは．久しぶりの技術系ネタです．

先日研究室でこのような会話がありました．

メンバ「Pythonで画像の二値化ってどうやってる？」
わたし「OpenCVのメソッドを使ってます」
メンバ「そっか……OpenCV入れないといけないのか」
わたし「あ，ちょっと待ってください！」
（しばらく経って）
わたし「OpenCV無しでもできました」
メンバ「ありがとう，お礼にお菓子をあげよう」

ということで，お菓子をもらえたのでここで共有しておきます．

実装したコード

実行にはNumpyとOpenCVの導入が必要です．

$ sudo apt-get install python-numpy
$ sudo apt-get install libopencv-dev python-opencv

下記のコードでは， 画像（image_example.jpg）をグレースケールモードで読み込み， OpenCVの二値化処理とOpenCVを使わない二値化処理を行っています． 閾値は適当に127としました．

#!/usr/bin/python
#-*- coding:utf-8 -*-

import numpy as np
import cv2

# original image (gray scale image)
org_img = cv2.imread('image_example.jpg', 0)

# preference
THRESHOLD = 127
MAXVALUE  = 255

# binarization using opencv
_, bin_cv2 = cv2.threshold(org_img, THRESHOLD, MAXVALUE, cv2.THRESH_BINARY)

# binarization not using opencv
bin_npy = np.zeros(org_img.shape, org_img.dtype)
bin_npy[np.where(org_img > THRESHOLD)] = MAXVALUE

# check
cv2.imwrite('original.png',   org_img)
cv2.imwrite('binary_cv2.png', bin_cv2)
cv2.imwrite('binary_npy.png', bin_npy)

結果

入力画像（image_example.jpg）には昨年タイに行ったときに撮影した遺跡の写真を使いました．

original.png

binary_cv2.png

binary_npy.png

簡単な解説

OpenCVの二値化はthresholdというメソッドに画像を渡すだけです． このメソッドの返り値は2つありますが，処理後の画像は2番目になるようです． 引数の詳細については下記リンクを参照してください．

Miscellaneous Image Transformations — OpenCV 2.4.13.2 documentation

OpenCVを使わない場合は，numpy.whereというメソッドを活用します． このメソッドは引数の条件を満たすインデックスを返却します． つまり上記の例ではorg_imgの中から閾値よりも大きい要素のインデックスを返却しています． そのインデックスの部分を255，それ以外を0にすることで二値化画像を生成しています．