【Raspberry Pi】電子工作入門④～OpenCVを使った画像処理の基礎～【Python】

sudo apt update
sudo apt install -y python3-opencv

import cv2
print("OpenCV version:", cv2.__version__)

from picamera2 import Picamera2
import cv2

def show_small(winname, img, width=480):
    """画像を小さく表示する（低解像度ディスプレイ対応）"""
    h, w = img.shape[:2]
    scale = width / w
    resized = cv2.resize(img, (width, int(h * scale)))
    cv2.imshow(winname, resized)

def main():
    # PiCamera2 オブジェクトを作成
    picam2 = Picamera2()

    # カメラの解像度を 640×360 に設定（軽量で学習向き）
    picam2.configure(picam2.create_preview_configuration(main={"size": (640, 360)}))

    # カメラ起動
    picam2.start()

    while True:
        # フレームをRGBで取得
        rgb = picam2.capture_array()

        # OpenCV用にRGB → BGRへ変換
        bgr = cv2.cvtColor(rgb, cv2.COLOR_RGB2BGR)

        # 小さくして表示
        show_small("Original (BGR)", bgr)

        # キー入力チェック
        key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
        if key == ord('s'):
            # 画像を保存
            cv2.imwrite("original_640.jpg", bgr)
            print("Saved: original_640.jpg")
        if key == ord('q'):
            # 終了
            break

    # ウィンドウとカメラを閉じる
    cv2.destroyAllWindows()
    picam2.stop()

if __name__ == "__main__":
    main()

from picamera2 import Picamera2
import cv2

def show_small(winname, img, width=480):
    """画像を横幅480pxで縮小して表示する"""
    h, w = img.shape[:2]
    scale = width / w
    resized = cv2.resize(img, (width, int(h * scale)))
    cv2.imshow(winname, resized)

def main():
    picam2 = Picamera2()
    # 解像度を640x360に設定
    picam2.configure(picam2.create_preview_configuration(main={"size": (640, 360)}))
    picam2.start()

    while True:
        # フレーム取得（RGB）
        rgb = picam2.capture_array()
        # OpenCV用にBGRへ変換
        bgr = cv2.cvtColor(rgb, cv2.COLOR_RGB2BGR)
        # BGR → グレースケール（1チャンネル）
        gray = cv2.cvtColor(bgr, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

        # 表示（コンパクトサイズ）
        show_small("Original (BGR)", bgr)
        show_small("Gray", gray)

        # キー操作
        key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
        if key == ord('s'):
            # 画像保存
            cv2.imwrite("gray_original_640.jpg", bgr)
            cv2.imwrite("gray_gray_640.jpg", gray)
            print("Saved: gray_*")
        if key == ord('q'):
            break

    cv2.destroyAllWindows()
    picam2.stop()

if __name__ == "__main__":
    main()

from picamera2 import Picamera2
import cv2
import numpy as np

def show_small(winname, img, width=480):
    """画像を小さく表示（低解像度ディスプレイ対応）"""
    h, w = img.shape[:2]
    scale = width / w
    resized = cv2.resize(img, (width, int(h * scale)))
    cv2.imshow(winname, resized)

def nothing(x): pass

def main():
    picam2 = Picamera2()
    picam2.configure(picam2.create_preview_configuration(main={"size": (640, 360)}))
    picam2.start()

    # 手動しきい値を変えられるスライダーウィンドウ
    cv2.namedWindow("Controls", cv2.WINDOW_NORMAL)
    cv2.createTrackbar("Manual TH", "Controls", 128, 255, nothing)

    while True:
        # 入力画像取得と変換
        rgb = picam2.capture_array()
        bgr = cv2.cvtColor(rgb, cv2.COLOR_RGB2BGR)
        gray = cv2.cvtColor(bgr, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

        # 手動しきい値（二値化）
        th = cv2.getTrackbarPos("Manual TH", "Controls")
        _, bin_manual = cv2.threshold(gray, th, 255, cv2.THRESH_BINARY)

        # Otsu（二値化＋自動しきい値決定）
        _, bin_otsu = cv2.threshold(gray, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)

        # 適応的二値化（局所的に判断）
        bin_adp = cv2.adaptiveThreshold(
            gray, 255,
            cv2.ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C, cv2.THRESH_BINARY,
            11, 2
        )

        # 小さく表示
        show_small("Original", bgr)
        show_small("Manual", bin_manual)
        show_small("Otsu", bin_otsu)
        show_small("Adaptive", bin_adp)

        # キー入力
        key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
        if key == ord('s'):
            # 結果を保存
            cv2.imwrite("bin_manual_640.jpg", bin_manual)
            cv2.imwrite("bin_otsu_640.jpg", bin_otsu)
            cv2.imwrite("bin_adaptive_640.jpg", bin_adp)
            print("Saved: bin_*")
        if key == ord('q'):
            break

    cv2.destroyAllWindows()
    picam2.stop()

if __name__ == "__main__":
    main()

from picamera2 import Picamera2
import cv2

def show_small(winname, img, width=480):
    """画像を小さくして表示"""
    h, w = img.shape[:2]
    scale = width / w
    resized = cv2.resize(img, (width, int(h * scale)))
    cv2.imshow(winname, resized)

def nothing(x): pass

def main():
    picam2 = Picamera2()
    picam2.configure(picam2.create_preview_configuration(main={"size": (640, 360)}))
    picam2.start()

    # Cannyのしきい値を調整するためのスライダー
    cv2.namedWindow("Controls", cv2.WINDOW_NORMAL)
    cv2.createTrackbar("Low", "Controls", 50, 255, nothing)
    cv2.createTrackbar("High", "Controls", 150, 255, nothing)

    while True:
        # 入力と変換
        rgb = picam2.capture_array()
        bgr = cv2.cvtColor(rgb, cv2.COLOR_RGB2BGR)
        gray = cv2.cvtColor(bgr, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

        # ぼかし（ノイズ低減）
        blur = cv2.GaussianBlur(gray, (5,5), 1.0)

        # スライダー値でしきい値を調整
        low = cv2.getTrackbarPos("Low", "Controls")
        high = cv2.getTrackbarPos("High", "Controls")
        high = max(high, low + 1)  # 高しきい値は低より大きく

        # Cannyエッジ検出
        edges = cv2.Canny(blur, low, high)

        # 縮小して表示
        show_small("Original", bgr)
        show_small("Blurred", blur)
        show_small("Edges", edges)

        key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
        if key == ord('q'):
            break

    cv2.destroyAllWindows()
    picam2.stop()

if __name__ == "__main__":
    main()