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OpenCV 2.4.8. 2018年にAI(人工知能)を開発するため、お多福ラボに入社しました。, AIZINEのために私はIT技術コンサルタントとして、記者たちの記事をレビューします。, OpenCVとは、画像処理や画像解析、機械学習などの機能をもつライブラリ。オープンソースですので、基本的な機能は無料で使用することができます。PythonやC++用に公開されており、Intelが開発・公開しています。, 物体検出をしたい画像をどのディレクトリに保存するか。読み込みにはどのパスを指定するのか。そういった基本知識がある前提で話が進められます。, Pythonはコードが短く、初心者でも非常に読みやすい言語です。Javaでは10行必要な処理でもPythonなら2行で書くことが出来る場合もあります。, Pythonはインタプリタ言語のため、コンパイルの必要がなく、コーディングだけでプログラムを実行することができます。Pythonによる画像処理のメリットにもつながります。, Pythonはインタプリタ言語の中でも特に実行速度が遅いとされています。そのため、一般企業向けのシステムには不向きです。, Pythonはまず、初心者の大きな壁になるのがバージョン2と3の違い。そして他の言語とは大きく違う点です。このバージョンが違うと画像処理を行う時にもエラーが発生します。, Pythonには機械学習ができるライブラリが存在していますが、古典的な基本は揃えていますが、最新のサポートは不十分です。Pythonによる画像認識をOpenCVで行う場合、複雑なアルゴリズムを使うような処理はできません。, 研究用や開発用にコードをマイナーチェンジすることができません。最適化されているため、企業が使用する場合には想定している仕様に変更することができず、導入を見直すことも多いです。, 交差検証(cross validation/クロスバリデーション)の種類を整理してみた. オープンソースのコンピューター・ビジョン・ライブラリ「OpenCV」 3.0のリリースに合わせて連載再始動! 今回はOpenCVの概要と基本機能を紹介する。 現在、ビデオ監視に基づく侵入システムに取り組んでいます。このタスクを完了するために、シーンの背景のスナップショットを撮ります(完全にクリーンで、人や動いている物体がないと仮定します)。次に、(静的)ビデオカメラから取得したフレームを比較し、違いを探します。私は、人間の形など何でもany違いをチェックできる必要があるので、特定の特徴抽出ができません。, ご覧のように、腕は剥がされています(色差の競合が原因だと思います)。これは悲しいことに私が望むものではありません。, 私はcv::Canny()の使用を追加して、エッジを検出し、腕の欠けている部分を埋めることを考えましたが、悲しいことに(もう一度)、ほとんどの場合ではない状況で問題を解決します。, [〜#〜] edit [〜#〜]ここではグレースケール画像を使用しますが、どのような解決策も受け入れています。, コードの問題の1つは_cv::threshold_で、これは1つのチャネルイメージのみを使用します。グレースケールのみで2つの画像間のピクセル単位の「差」を見つけると、多くの場合、直感に反する結果につながります。, 提供された画像が少し翻訳されているか、カメラが静止していないため、背景画像を操作して前景を追加しました。, 一般に、ピクセル単位の差分解釈から完全な前景/背景セグメンテーションを計算することは困難です。, フォアグラウンドマスクから開始する実際のセグメンテーションを取得するために、おそらく後処理のものを追加する必要があります。安定したユニバーサルソリューションがあるかどうかはまだわかりません。, Berakが述べたように、実際には単一の背景画像を使用するだけでは十分ではないため、時間の経過とともに背景画像を計算/管理する必要があります。このトピックをカバーする論文はたくさんありますが、安定した普遍的な解決策はまだありません。, ここにいくつかのテストがあります。 HSV色空間:cv::cvtColor(backgroundImage, HSVbackgroundImagebg, CV_BGR2HSV); cv::cvtColor(currentImage, HSV_currentImage, CV_BGR2HSV);に変換し、この空間で同じ操作を実行して、次の結果を得ました。, そのため、しきい値が少し高すぎる可能性があります。 HSV色空間もご覧になることをお勧めしますが、「差分画像」を再解釈し、各チャネルを再スケーリングして差分値を結合する必要がある場合があります。, これは、バックグラウンド減算と呼ばれるよく知られた古典的なコンピュータビジョンの問題です。この問題を解決するために使用できる多くのアプローチがあり、それらのほとんどは既に実装されているので、まず複数の既存のアルゴリズムを見てみる必要があると思います。ここにそれらのほとんどのオープンソース実装があります: https:/ /github.com/andrewssobral/bgslibrary (私は個人的にSUBSENSEが最良の結果を提供していることを発見しましたが、非常に遅いです), CondaからPython OpenCVをインストールするにはどうすればいいですか?, Python:どのようにopencv2を特定のバージョン2.4.9でインストールするのですか?, ImportError:DLL load failed:%1は有効なWin32アプリケーションではありません。しかしDLLはそこにあります, オープンCVエラー:(-215)scn == 3 ||関数cvtColorのscn == 4, ImportError:libSM.so.6:共有オブジェクトファイルを開けません:そのようなファイルまたはディレクトリはありません, UbuntuにPython用OpenCVをインストールしてImportErrorを取得する:cv2.cvという名前のモジュールはありません, ImportError:numpy.core.multiarrayはインポートに失敗しました, Content dated before 2011-04-08 (UTC) is licensed under, https:/ /github.com/andrewssobral/bgslibrary. OpenCVとは、非常に強力なオープンソースの画像動画ライブラリだ。今回は、PythonからOpenCVを利用して、簡単な画像処理を行う方法を紹介する。特に、画像に様々なフィルタ処理を施す方法を見てみよう。, OpenCV(Open Source Computer Vision Library)は、画像や動画を処理するのに必要な様々な機能を提供するライブラリだ。画像の変換やフィルタ処理や変形、物体判定や物体認識や顔認識、カメラの入出力など豊富な機能が備わっている。そのため、画像や動画に関係する処理をするときに大変役に立つライブラリだ。, しかも、名前に『オープン』を関しているだけあって、オープンソース(BSDライセンス)であり、商用利用も可能なので、幅広く利用されている。加えて、マルチプラットフォームで、Windows、macOS、Linuxと様々なOSの上で動かすことができる。また、Raspberry PiのようなIoT機器にもインストールして利用することができる。, PythonからOpenCVを利用する場合、便利なことにパッケージにまとめられている。そのため、Pythonに加えて、OpenCVのモジュールをインストールするだけで使えるようになる。, なお、最も手っ取り早くOpenCVを使うには、Googleが無料で提供しているPythonの開発環境のColaboratoryを使うこともできる。しかし、次回、OpenCVからPCにつないだWebカメラなども操作してみたいので、ローカルPC環境にOpenCVをインストールする方法を紹介しよう。, 以下は、既にPython3.5以上がインストールされていることを前提にしている。本連載の14回目『最新Anaconda5でPython開発環境を全部揃えよう』を参考に、Anacondaをインストールした上でOepnCVをインストールしよう。, コマンドライン(Anaconda Prompt)から、pipコマンドを利用して、OpenCVをインストールできる。, macOSの場合は、Homebrewを利用してインストールするのが楽だ。ターミナル.appを起動して、以下のコマンドを実行しよう。なお、Homebrewがインストールされていなければ、こちらのページを参考にしてインストールしてみよう。, あるいは、Anacondaのパッケージマネージャーを利用して、次のようにして、OpenCVをインストールできる。, 正しく、OpenCVがインストールされているかどうかは、コマンドラインから、Pythonの対話型実行環境を実行し、OpenCVのライブラリcv2が利用できるかどうかを確かめれば良い。コマンドラインを起動し、Windowsならば「python」コマンドを、macOSならば「python3」コマンドを実行しよう。対話型実行環境が起動すると「>>>」とプロンプトが表示されるので、以下のように入力してみよう。, もし、インストールが無事できてれば、何もエラーは出ない。うまくインストールできていない場合には、「ImportError: No module named 'cv2'」などのエラーが表示されるだろう。, まずは、今回サンプルプログラムで利用する、画像をダウンロードしておこう。対話型実行環境で、以下のプログラムを実行しよう。すると、画像ファイルをダウンロードして「hama.jpg」というファイル名で保存する。, それでは、いよいよ、OpenCVで画像データを読み出してみよう。データを読み出すには、cv2.imread()関数を利用する。ここでは、読み出した画像のデータのサイズを表示するプログラムを紹介しよう。うまく読み出せるだろうか。, プログラムを実行すると、以下のように表示される。これは、縦803ピクセル、横1071ピクセル、色の深さはRGBの3色を表す。, OpenCVには、色を変換するcv2.cvtColor()関数が用意されているので、これを利用すれば、手軽にカラー画像を白黒画像に変換できる。ここでは、白黒256階調(グレイスケール)に変換してみよう。, プログラムを実行すると、次のようにグレイスケールに変換した画像が「hama-gray.jpg」という名前で保存される。, 上記のcv2.cvtColor()は色を変換するだけだが、OpenCVには、いろいろなフィルタが備わっているので使ってみよう。ここでは、ソーベルフィルタを利用してみる。, 上記のプログラムを実行すると、フィルタを適用し「hama-sobel.jpg」という名前で保存する。保存した画像は次のようになる。, 似たようなものだが、cv2.Canny()関数を利用して、Cannyフィルタを利用すると以下のようになる。, ちなみに、上記でネガポジ反転の処理を行っているが、ネガポジ反転は、OpenCVの力を借りずとも、Pythonの演算だけで処理できるのが良いところだ。なお、Cannyフィルタなしで、ネガポジ反転だけを行うと以下のようになる。, 以上、今回は、OpenCVについて紹介した。フィルタをかけたり、色を変換したりと、OpenCVを使うと、画像を手軽に処理することができることが分かっただろう。また、OpenCVでは、画像だけでなく、PCに接続したWebカメラから画像を抜き出して処理することもできる。次回、その方法を紹介するので、お楽しみに。, ※本記事は掲載時点の情報であり、最新のものとは異なる場合があります。予めご了承ください。※新型コロナウイルス感染症についての最新情報は、 昨今、 AIや機械学習といったワードとともにPythonで開発できるエンジニアの需要が高まっています。, その中でも重要なのが、自動運転や顔認証など様々な分野で幅広く利用されている、画像処理です。, 単に画像を加工して表示するだけでなく、機械学習で使用するための前処理に必要となります。, 最近では野菜を自動で検出し、収穫に適した野菜だけを自動で収穫するロボットなども登場しているようです。, 農業の効率化に向けたへ一つの有効なアプローチとなっているでしょう。このロボットにも、画像処理の技術が用いられています。, この記事では、この画像処理をPythonで簡単に実装できる「OpenCV」というライブラリを紹介します。, OpenCVとは、画像処理をする際に必要になる様々な機能が用意されているライブラリのこと。, OpenCVのライセンスは 「3-clause BSD License」 であり、条件付きで使用することができます。, この記事ではPythonでの使い方を紹介しますが、C++やJavaといった他の言語向けのAPIも用意されています。, 一般に広く使われているのは、大きさを変更したり色を変えたり、反転させたりすることのように思います。, これらの処理は、スマートフォンなどで手軽に使える画像加工アプリなどで親しみがあるのではないでしょうか。, 内部的には、画素数を削ることにより、画像を表示するのに必要な辺の長さを縮めています。, 内部的には、RGBの数値から、それに当てはまる白と黒の間の数値を推定して変換しています。, Pythonには、OpenCV以外にも画像処理を行うことのできるライブラリがあります。, PILという現在は開発が停止しているライブラリからフォークしたPython用の画像処理ライブラリです。, ここまで、画像処理についてとPythonでの実装方法について簡単に紹介してきました。, 一見すると、画像処理をする際に必要な機能は他のライブラリにも揃っているように思えます。, 人間が見ているものをどうやってコンピュータに同じように認識させるかを研究することです。, ピッチャーがボールを投げてから、バッターがボールに当てるためにバットを振るまでを考えます。, バッターは無意識のうちに蹴り出しの足の動き、手の指先までの連動した動きを確認しボールの動きを予測。, この後も一瞬のうちに様々なことを目で捉え、我々の想像しているよりはるかに多い情報を処理しています。, 代表的なものは、スマートフォンについているカメラなどの、いわゆるデジタルカメラです。, 最近だと、自動で顔を認識してピントの調節をする機能がついているものがほとんどになります。, 他にはプロジェクションマッピングという建物などの形に合わせて、画像などを投影する技術です。, この時に画像を投影する物体の形を検出するのにも、コンピュータビジョンの技術が使われています。, 難しそうに感じるかもしれませんが、コンピュータビジョンは、すでに我々の生活の中に入り込んでいるとても身近な研究分野です。, OpenCVには、こういったことを効率的に行うための機能が実装されています。下記は、代表的な画像処理の列挙です。, この記事では実際の使い方などは解説しませんが、動画に対して可能な処理も一部紹介しておきます。, OpenCVでは、動画をある時間分で区切ったり、動画内にモザイクを表示させたりすることが可能です。, 物体や動画を撮影しているカメラが動くことで生じる映像内に写っている特定の物体における特徴点の動きを抽出する機能も。, これを学習させる事で、一枚の静止画から画像内に写っている特定の物体がその後どのように動くかを推定することができます。, このようにOpenCVでできることはとても多く、実際の開発にも広く使用されています。, こちらでは、OpenCVをインストールするところから、実際にいくつかの機能で画像処理をしてみましょう。, Pythonで簡単にOpenCVを使うために、opencv-pythonというパッケージが用意されています。, 他に、サンプル画像や事前に学習させたモデルが揃っているパッケージが用意されています。, こちらでは上で紹介したような基本的な画像処理を扱います。単に画像を加工したり、機械学習の前処理として使うことが多いです。, 範囲を設定し、画像を部分的に切り出します。この例では長方形ですが、丸や他の形にも切り取ることが可能です。, また画像を任意の大きさに変更します。小さい画像を大きくするときには、画像が粗くなってしまう場合があるので注意が必要です。, 画像の色を任意に変えることができます。「ネガポジを反転」させたり、「減色」といって使用する色の種類を減らすこともできます。, 機械学習の前処理としてよく用いられるのは、「グレースケール」と呼ばれる、黒と白の二色間で明るさを変えて表現する手法です。, 同じような画像を何枚も手で用意するのは非常に苦労するため、同じ画像を反転させることにより、データの水増しを行います。, ここからは少し複雑な画像処理を行います。加工した画像を元にさらに加工したり、画像の一部を検出したりします。, そうすると画像全体が粗くなるので、いわゆるモザイクがかかったように見えるようになります。, 使われる頻度は高くありませんが、画像の一部にモザイクをかけて教師データの水増しに使うこともあるようです。, 「特徴検出」といわれるものの一種で、簡単にいうと「明るさの変化が際立っている部分」を検出する処理です。, 物体認識は特定物体認識と一般物体認識に分類され、物体検出は一般物体認識に分類されます。, 今回は、事前に用意されている学習モデルのうち、顔の正面のモデルを用いて検出を行います。, まず顔に当たる部分を検出した後、該当する部分の座標に対して、紹介した方法でモザイクをかけています。, ソースコードを見てわかる通り、それぞれの処理はたった数行のコードで実現できてしまいます。, もちろん、実際にサービスとして運用する際にはより様々なことを考える必要があります。, こういったライブラリがなかった頃は、紹介してきたような画像処理を自分で一から記述する必要がありました。, OpenCVが登場したことで、専門的な知識がなくても、高度な画像処理が可能になったのです。, またこの記事では詳しく紹介していませんが、動画の処理においてもできることがたくさんあります。, 一つのライブラリでこれだけ多くのことができるので、画像処理をする際は十分に機能出来るでしょう。, Pythonにおいては、OpenCVはコンピュータビジョン向けのライブラリとしてデファクトスタンダードになっています。, この記事ではOpenCVとは何か、どのように使うことができて、何に役立つのかを紹介してきました。, そして、IoTの需要増加で様々なものを認識できなくてはならなくなってきたりしています。, openCVを入門者向けに解説!openCVでできることやPythonでの画像処理にオススメの理由を紹介, 2の補数とは?2の補数の計算方法と表現範囲をわかりやすく解説!1の補数との違いは?C言語での補数計算プログラムもチェック, プログラミング用PCに最適なスペックを徹底調査!快適な開発環境が得られるスペックは?実力別ノートパソコンの選び方も解説, Visual Basicとは?できることやインストール方法、基本的な文法を確認しよう。VBAとVBの違いも紹介!, IT業界の給料ランキングを紹介!平均年収や給料相場が高い職種は?年収1,000万円も可能?会社員とフリーの給料を徹底比較, 【SQL Server入門】SQL Serverの構造や使い方をわかりやすく解説!ダウンロード方法や導入のメリットも紹介, 【ラズベリーパイ入門】ラズベリーパイの使い方やできることを徹底解説!カメラモジュールの接続方法は?使える言語もチェック, Redisの特徴と基本的な使い方をわかりやすく解説!Redisの用途と活用方法・メリットは?使えるコマンド一覧もご紹介, Tomcatとは?使い方を分かりやすく解説!初心者向けのインストール手順も確認。Apacheと連携するメリットも紹介, OpenGLとは?OpenGLの基礎をわかりやすく解説!OpenGLのメリットは?導入手順とバージョン確認の方法も確認, 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