【Python】OpenCVとカラーマップの変換 – RGB, HLS, HSV

Pythonの応用
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初心者の独学でのプログラミング学習はとてもツライ…

プログラミングをマスターしたい!

今のIT業界はプログラミングエンジニアが不足していると言われています。
高収入の職業とも言われる分野もありますし、AI、機械学習、ディープラーニング、IOTといった注目される分野が目白押しです。

でも、いざ初心者がプログラミングをマスターしようとすると…

  • 本を読んだりネットの記事で自力で勉強しているけど限界を感じる
  • プログラミングスクールに定期的に通うのは面倒だ
  • 地方に住んでると家の近くにプログラミングスクールなんてない
  • どのプログラミング言語を学べばいいのか悩む
  • 実際の就職や転職にプログラミングが活かせるのか心配だ

など、プログラミングを自分で勉強しようとすると悩みが尽きません。

プログラミングに詳しい友人に教えてもらおうと思っても、そんな友人なんて滅多にいません。いたとしても細かく教えてくれるほど時間に余裕がある人はいないでしょう。

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Pythonで画像ファイルを読み込むのにRGBカラーモデルを利用してきました。RGBカラーモデルは、R(red)、G(green)、B(blue)の3原色を合成して多様な色を表現する方法で、それぞれの色の明度を0から255で示します。

【Python】NumPyのarrayとimageファイルで画像処理 - pillow(PIL)
PythonのライブラリーNumPyの配列を使って画像ファイルを操作します。ここでは画像処理ライブラリのpillow(PIL)を導入し、RGBカラーモデルの表現も確認します。読み込んだ画像ファイルデータのカラーを変換する操作を行います。

WikipediaでのRGBの解説はこちらです。

RGB - Wikipedia

OpenCVを使って読み込む場合は、BGRの形式になっていることもすでに学び、これをRGBに変換して表示することも学びました。

【Python】OpenCVを使ったimageファイルの画像処理の基礎
Pythonで画像や動画を処理する際に、ライブラリのOpenCVが利用できます。OpenCVは画像や動画の処理に特化した外部ライブラリです。画像認証の機械学習などにも利用することになります。ここでは画像処理の基礎的な操作を行ってみます。

このRGBカラーマップを使った色の変換は、歴史的に古い形式とも言われていて、新しくHSL、HSVといった変換方式も使われるようになりました。ソフトウェアの色の設定でもいろんな形式がありますが、この流れによるものです。

ここでは、このカラーマップのそれぞれの変換について見て行こうと思います。

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BGRからRGBへの変換

これまで使ってきた画像を、ここでも読み込むことから始めます。jupyter notebookで読み込んで行きます。

OpenCVをはじめとして各種ライブラリをインポートして、cv2.imread()で作業ディレクトリにあるimagesフォルダから画像を読み込み、plt.imshow()で画像を表示します。

元画像はRGB形式の赤いリンゴの画像ですが、OpenCVでBGRとしてデータが読み込まれているのでこう言う色になっています。これはすでにやりました。

これを前にもやったようにRGB形式に変換してみます。

cv2.cvtColor()に画像を渡し、cv2.COLOR_BGR2RGBを使って変換します。

以前やったようにBGRからRGBに変換できました。

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BGRからHLS(HSL)への変換

今度はHLS形式を見ていきましょう。

HLS色空間とは、色相(Hue)、彩度(Saturation)、輝度(Lightness)の3つの成分からなる色空間で、HSLと書かれたりもします。詳細な説明はWikipediaに譲ります。

HLS色空間 - Wikipedia

ここではBGRで読み込んだ画像をHLS形式に変換してみます。

同じように画像の読み込み、ここでの変換はcv2.COLOR_BGR2HLS を使っていることに違いがあります。これらの変換は、jupyter notebookではCOLOR_BGR2と入力した後に[tab]キーを押すと候補が出てきます。

BGRからHLSに変換できました。

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BGRからHSVへの変換

今度はHSV形式を見ていきましょう。

HSV色空間とは、色相(Hue)、彩度(Saturation)、明度(value)の3つの成分からなる色空間です。上のHLSとよく似ていますが彩度や輝度の考え方が少し違います。詳細な説明はWikipediaに譲ります。

HSV色空間 - Wikipedia

ここではBGRで読み込んだ画像をHSV形式に変換してみます。

こちらも画像の読み込みは同様にして、変換にはcv2.COLOR_BGR2HSV を使っていることに違いがあります。

BGR形式からHLS形式に変換できました。

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最後に

これまでPythonとOpenCVを使って画像の読み込みを行ってきました。OpenCVを使うとBGR形式で読み込むのはすでに見ています。

ここではその復習と、別の形式への変換を見てきました。

色相、彩度、輝度の考え方の違ったHLS形式とHSV形式の2つの似た形式を扱いました。

OpenCVでimread()で読み込んだBGR画像をHLS形式とHSV形式にそれぞれ変換するのには、cv2.cvtColor()で、それぞれcv2.COLOR_BGR2HLS、cv2.COLOR_BGR2HSVを使うことで可能となります。

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