【OpenCV】画像をグレースケール(モノクロ)化【全体・一部・複数】

過去の自分

レトロっぽい雰囲気を出すために、画像をグレースケールにしたい…。
OpenCVで画像をグレースケールにできないの？

今の自分

なるほど…。
では今回は、「OpenCVで画像をグレースケール(モノクロ)にする方法」を
できるだけわかりやすく解説いたします。
また、「画像の一部をグレースケールにする方法」も紹介いたしますので、
ぜひ最後まで読んでいってください。

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OpenCVで画像をグレースケール(モノクロ)にする方法
画像の一部をグレースケールにする方法
複数の画像を一括でグレースケールにする方法
うまく動作しない場合の対処法
最後に

OpenCVで画像をグレースケール(モノクロ)にする方法

「cvtColor」を使います。
まずは画像をグレースケールにしてみましょう。

ひとまず全コードと実行結果をお見せします。
解説は後ほど行います。

全コード

import cv2

input_img = cv2.imread('C:/Utatane/input_img.jpg')

gray_img = cv2.cvtColor(input_img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

cv2.imwrite('C:/Utatane/gray_img.jpg', gray_img)

gray_img = cv2.cvtColor(input_img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

実行結果

事前準備

OpenCVのインストール

画像を加工したり編集したりするには「OpenCV」のインストールが必要です。
OpenCVを初めて使用する場合は、下記コードを入力・実行して、インストールしてください。

pip install opencv-python

※OpenCVを使用したことがある場合は、このインストール作業は不要です。

解説

※わかりやすさを重視しております。厳密には解釈が異なる場合がありますことをご了承ください。

インポートや画像の読み込み・保存方法の解説は、下記記事をご参考ください。

グレースケールに変換

gray_img = cv2.cvtColor(input_img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

上記一文にて、カラー画像をグレースケールに変換することができます。

まず新しい名前の変数を書いたら、「=（イコール）」を書きます。

変数名を付ける際には注意すべきことがあります。下記記事をご参考ください。

イコールの後ろに「cv2.cvtColor()」を書きます。
()内には、「読み込んだ画像が入った変数」と「cv2.COLOR_BGR2GRAY」を書いたら完了です。

「cv2.COLOR_BGR2GRAY」は、「カラー画像をグレースケールにする」という解釈でOKです。

これで、読み込んだ画像をグレースケールにすることができます。

モノクロにする方法

「グレースケール化した画像」にもうひと手間加えることで、モノクロの画像を作ることができます。
ひとまず全コードをお見せします。

import cv2

input_img = cv2.imread('C:/Utatane/input_img.jpg')

gray_img = cv2.cvtColor(input_img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

_, monokuro_image = cv2.threshold(gray_img, 127, 255, cv2.THRESH_BINARY)

cv2.imwrite('C:/Utatane/monokuro_img.jpg', monokuro_img)

コードの7行目がその「もうひと手間」です。

「_,」は後ほど解説いたします。
まず新しい名前の変数の後に「=」を書き、「cv2.threshold()」を書きます。
()内には「グレースケールの画像が入った変数」「しきい値」「cv2.THRESH_BINARY」を記述します。

【しきい値】
境界線を決めるようなものだと思ってください。
今回は色のしきい値を決めています。
元画像であるグレースケール画像の色は、0～255の値で表されます。
0なら黒、50なら濃いグレー、200なら薄いグレー、255なら白といった具合です。
今回は色の値が127以上であれば255（白）、それ以外は0（黒）にしています。
そうすることで、白か黒かの「モノクロ画像」を作ることができます。

【cv2.THRESH_BINARY】
しきい値に応じてモノクロ化させています。

【 _, 】
コード7行目のこの記号は、「無視する」という意味だと思ってください。
同じく7行目で使用した「threshold()」は、「しきい値」と「モノクロになった画像」を返り値として返してくれます。
モノクロになった画像は必要なので、変数「monokuro_image」に入れて後に出力するのですが、しきい値は必要ありません。
なので、返り値として返ってきた「しきい値」を「無視する」といった意味となります。

これでモノクロ画像を作ることができます。

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画像の一部をグレースケールにする方法

「画像をグレースケール化」させたコードに3行追加することで、
画像の一部をグレースケールにすることができます。

import cv2

input_img = cv2.imread('C:/Utatane/input_img.jpg')

gray_img = cv2.cvtColor(input_img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

output_img = input_img.copy()

x, y, w, h = 150, 200, 250, 300

output_img[y:y+h, x:x+w] = cv2.cvtColor(gray_img[y:y+h, x:x+w], cv2.COLOR_GRAY2BGR)

cv2.imwrite('C:/Utatane/output_img.jpg', output_img)

コードの7～11行目が新しく追加された部分です。

7行目：元画像をコピー
9行目：グレースケールにしたい部分の左上の座標（x,y）と幅(w)・高さ(h)を指定
11行目：9行目で指定した部分のみを切り抜き、カラー状態に戻す（色はグレーのまま）
　　　　※カラー状態に戻さないと、水と油のように混ざり合いません。
　　　　切り抜いた部分をコピーした元画像に当てはめる

x, y, w, h = 150, 200, 250, 300

output_img[y:y+h, x:x+w] = cv2.cvtColor(gray_img[y:y+h, x:x+w], cv2.COLOR_GRAY2BGR)

これで画像の一部分のみをグレースケールにすることができます。

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複数の画像を一括でグレースケールにする方法

フォルダにある全ての画像をグレースケールにすることもできます。
下記コードはfor文を使ってフォルダ内にある全ての画像をグレースケールにした例です。

import cv2
import os

os.makedirs('C:/Utatane/output', exist_ok=True)

for filename in os.listdir('C:/Utatane'):
    if filename.endswith('.jpg') :
        input_img = cv2.imread(os.path.join('C:/Utatane', filename))
        gray_img = cv2.cvtColor(input_img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        cv2.imwrite(os.path.join('C:/Utatane/output', filename), gray_img)

ざっくりと解説いたします。

＜コード4行目＞
出力するフォルダを作成

＜コード6行目～最後＞
6行目：取り込みフォルダ内のファイルを取り込み
7行目：拡張子が「jpg」なら以下の操作を行う
8行目：取り込みフォルダのパスとファイル名を連結（フルパスに）して取り込み
9行目：画像をグレースケール化
10行目：出力フォルダパスとファイル名を連結（フルパスに）して出力

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