【.NET】カラー画像を白黒2値画像に変換する

2008/2/17 日曜日

【.NET】カラー画像を白黒2値画像に変換する

VB.NET、C#でカラー画像の白黒2値化を行う方法です。

2値画像へ変換
(写真はうちの犬です。)

画像の2値化は、【.NET】カラー行列(ColorMatrix)で画像をグレースケール化するの手順でカラー行列(ColorMatrix)を使ってグレースケールに変換し、さらにImageAttributes.SetThreshold()で、しきい値を指定することで簡単にできます。

（カラー行列の説明は、【.NET】カラー行列(ColorMatrix)で画像のRGBの値を調整するをご覧ください。）

グレースケール画像にしきい値を設定する

ImageAttributes.SetThreshold()メソッドを使用すると、引数のしきい値(0～1が範囲、0.5で50%)に応じて、各ピクセルのRGB値を最小か最大に振り分けることができます。

グレースケール画像では、RGB値がR = G = Bと等しくなっているので、グレースケール状態でSetThreshold()を使うと2値画像ができあがります。

プログラムのサンプルです。

'VB.NETのサンプル

'(Imports System.Drawing.Imagingが必要)

'ファイルを読み込む
Dim sourceImage As Bitmap = _
    DirectCast(Bitmap.FromFile("ファイル名.bmp", True), Bitmap)

 'RGBの比率(YIQカラーモデル)
Const r As Single = 0.298912F
Const g As Single = 0.586611F
Const b As Single = 0.114478F

'ColorMatrixにセットする行列を 5 * 5 の配列で用意
'入力のRGBの各チャンネルを重み付けをした上で、
'出力するRGBがR = G = B となるような行列をセット
Dim matrixElement As Single()() = _
                   {New Single() {r, r, r, 0, 0}, _
                    New Single() {g, g, g, 0, 0}, _
                    New Single() {b, b, b, 0, 0}, _
                    New Single() {0, 0, 0, 1, 0}, _
                    New Single() {0, 0, 0, 0, 1}}

'ColorMatrixオブジェクトの作成
Dim matrix As ColorMatrix = New ColorMatrix(matrixElement)

'ImageAttributesにセット
Dim attr As ImageAttributes = New ImageAttributes()

attr.SetColorMatrix(matrix)

'閾値の設定
attr.SetThreshold(0.5F)    '50%を指定

Dim imageWidth As Integer = sourceImage.Width
Dim imageHeight As Integer = sourceImage.Height

'新しいビットマップを用意
Dim changedImage As Bitmap = New Bitmap(imageWidth, imageHeight)

'新しいビットマップにImageAttributesを指定して
'元のビットマップを描画
Dim graph As Graphics = Graphics.FromImage(changedImage)

graph.DrawImage(sourceImage, _
                New Rectangle(0, 0, imageWidth, imageHeight), _
                0, 0, imageWidth, imageHeight, _
                GraphicsUnit.Pixel, _
                attr)

graph.Dispose()

'--表示や保存などの処理をここに記述--

'使い終わったら後始末
'sourceImage.Dispose()
'changedImage.Dispose()

//C#のサンプル

//(using System.Drawing.Imaging;が必要)

//元のイメージを読み込む
Bitmap sourceImage =
    (Bitmap)Bitmap.FromFile(@"ファイル名.bmp", true)

//RGBの比率(YIQカラーモデル)
const float r = 0.298912F;
const float g = 0.586611F;
const float b = 0.114478F;

//ColorMatrixにセットする行列を 5 * 5 の配列で用意
//入力のRGBの各チャンネルを重み付けをした上で、
//出力するRGBがR = G = B となるような行列をセット
float[][] matrixElement =
                      {new float[]{r, r, r, 0, 0},
                       new float[]{g, g, g, 0, 0},
                       new float[]{b, b, b, 0, 0},
                       new float[]{0, 0, 0, 1, 0},
                       new float[]{0, 0, 0, 0, 1}};

//ColorMatrixオブジェクトの作成
ColorMatrix matrix = new ColorMatrix(matrixElement);

//ImageAttributesにセット
ImageAttributes attr = new ImageAttributes();
attr.SetColorMatrix(matrix);

//閾値の設定
attr.SetThreshold(0.5F);    //50%を指定

int imageWidth = sourceImage.Width;
int imageHeight = sourceImage.Height;

//新しいビットマップを用意
Bitmap changedImage = new Bitmap(imageWidth, imageHeight);

//新しいビットマップにImageAttributesを指定して
//元のビットマップを描画
Graphics graph = Graphics.FromImage(changedImage);

graph.DrawImage(sourceImage,
                new Rectangle(0, 0, imageWidth, imageHeight),
                0, 0, imageWidth, imageHeight,
                GraphicsUnit.Pixel,
                attr);

graph.Dispose();

//--表示や保存などの処理をここに記述--

//使い終わったら後始末
//sourceImage.Dispose();
//changedImage.Dispose();

サンプルプログラムのダウンロード

2値画像へ変換実行ファイル

2値画像へ変換　VB.NETソースファイル

2値画像へ変換　C#ソースファイル

＊このサンプルプログラムは、トラックバーでリアルタイムに制御していますが、大きな解像度の画像だと動きが鈍いと思います。

実際にリアルタイムのプレビューが必要であれば、確認に必要な程度の小さな解像度の画像に変換してからプレビューさせて、最終的に元の画像に適用させるなどのアプローチが良いと思われます。

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2008/2/17 日曜日