NumPy

【Python/NumPy】カラー画像データをRGBからBGRへ変換

カラー画像データは各データが8bit(0~255の256諧調)のR, G, Bの要素からなる24bitカラー画像や、さらに透過率(A)を追加しR, G, B, Aの要素からなる32bitカラー画像があります。

Pythonでは、このカラー画像のデータの並びが使用するモジュールによって異なり、PillowではRGBRGBA の並びとなり、NumPyのndarrayで画像データを管理しているOpenCVでは BGRBGRA の並びとなっています。

つまり、カラー画像をPillowとOpenCV間で変換する場合、画像データの並びも RGB⇔BGRやRGBA⇔BGRA と変換する必要があります。

これを間違うと、RとBが入れ替わった状態となるため、下図のように変な画像になってしまいます。

(正しい画像データの並び)

Python NmPy OpenCV RGB⇔BGR変換

(間違った画像データの並び)

Python NmPy OpenCV RGB⇔BGR変換

カラー画像データの事前準備

Pillowでカラー画像を開き、24bitのカラー画像と32bitのカラー画像を用意し、これをNumPyのndarrayへ変換します。

import numpy as np
from PIL import Image
import cv2

# Pillowでカラー画像(RGB)を開く
pillow_rgb24 = Image.open("Mandrill.bmp")
# 24bitカラー(RGB)から32bitカラー(RGBA)へ変換
pillow_rgb32 = pillow_rgb24.convert("RGBA")

###############################
# PillowからNumPyのndarrayへ変換
numpy_rgb24 = np.array(pillow_rgb24) # 24bitカラー(RGB)
numpy_rgb32 = np.array(pillow_rgb32) # 32bitカラー(RGBA)

上記のようにPillowで開いたカラー画像をNumPyへ変換しただけの状態の画像をOpenCVのimshowで表示すると、RとBが入れ替わった画像が表示されます。

cv2.imshow("Image", numpy_rgb24)
cv2.waitKey()

(表示結果)

Python NmPy OpenCV RGB⇔BGR変換

NumPyでRGB→BGR, RGBA→BGRAへ変換

Pillowのカラー画像をNumPyへ変換した直後のデータは
24bitカラーのとき
[[[R, G, B], [R, G, B], [R, G, B]],
[[R, G, B], [R, G, B], [R, G, B]],
[[R, G, B], [R, G, B], [R, G, B]]]

32bitカラーのとき
[[[R, G, B, A], [R, G, B, A], [R, G, B, A]],
[[R, G, B, A], [R, G, B, A], [R, G, B, A]],
[[R, G, B, A], [R, G, B, A], [R, G, B, A]]]

のように、RGBやRGBAの順で並んでいます。

これをOpenCVで使うときは、データの並びをBGRやBGRAの順へ変換する必要があります。

具体的には

24bitカラーのとき
[[[B, G, R], [B, G, R], [B, G, R]],
[[B, G, R], [B, G, R], [B, G, R]],
[[B, G, R], [B, G, R], [B, G, R]]]

32bitカラーのとき
[[[B, G, R, A], [B, G, R, A], [B, G, R, A]],
[[B, G, R, A], [B, G, R, A], [B, G, R, A]],
[[B, G, R, A], [B, G, R, A], [B, G, R, A]]]

のようにR, G, Bのデータを並び変える必要があります。

このRGB→BGRRGBA→BGRAの変換は以下のように行います。

# NumPyでRGBからBGRへ変換(24bitの場合) その1
numpy_bgr24 = numpy_rgb24[:, :, ::-1]
# NumPyでRGBからBGRへ変換(24bitの場合) その2
numpy_bgr24 = numpy_rgb24[:, :, [2, 1, 0]]

# RGBAからBGRAへ変換(32bitの場合)
numpy_bgr32 = numpy_rgb32[:, :, [2, 1, 0, 3]]

OpenCVでRGB→BGR, RGBA→BGRAへ変換

OpenCVの画像データはNumPyのndarrayなので、PillowからNumPyへ変換した画像データは、そのままOpenCVの関数で処理することができます。

# cvtColorで24bitカラー(RGB)から24bitカラー(BGR)へ変換
numpy_bgr24 = cv2.cvtColor(numpy_rgb24, cv2.COLOR_RGB2BGR)

# cvtColorで32bitカラー(RGBA)から32bitカラー(BGRA)へ変換
numpy_bgr32 = cv2.cvtColor(numpy_rgb32, cv2.COLOR_RGBA2BGRA)

24bitか?、32bitか?を調べる

カラー画像データの並びを入れ替える時は、24bitカラーのときと、32bitカラーのときとで、処理を変える必要があるため、NumPy配列(ndarray)が24bitと32bitのどちらなのか?を調べる必要があります。

それには、NumPyのshapeを取得しshape[2]の値が3であれば24bit、4であれば32bitとなります。

# 24bitか?32bit?かを調べる
print(numpy_rgb24.shape)
print("チャンネル数 = ", numpy_rgb24.shape[2])
print(numpy_rgb32.shape)
print("チャンネル数 = ", numpy_rgb32.shape[2])

(実行結果)

Python NmPy OpenCV RGB⇔BGR変換

参考

【Python】画像データ(NumPy,Pillow(PIL))の相互変換
Pythonで画像処理をしていると、画像データの扱いは各ライブラリによって、NumPyのndarrayかPillowのP...
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