OpenCVでROIサイズ、位置をGUI上で指定

はじめに

OpenCV C++を利用して、ROIサイズ、位置をGUI上で指定し、ROI平均画素値を出力する。

ROIサイズの変更はトラックバーで、ROI位置はマウスイベントで指定する。

使用環境

Visual Studio 2022 Community
OpenCV Ver. 4.5.4

参考サイト、本

C++版OpenCVでcreateTrackbar第６引数userdataを使ってコールバック関数に参照させてみた
実践OpenCV3 for C++ 画像映像情報処理、永田雅人、豊沢聡、（株）カットシステム
解析画像は次のサイトのものを使用。The Cell Image Library

プログラムの実行結果

画像内でROIの平均画素値を表示。
マウスクリックした位置にROIを設定。
トラックバーでROIサイズを変更する。

ROI画素値を表示。マウスクリックでROI位置、トラックバーでROIサイズを可変。

プログラムの概要

矩形ROIの指定はRect関数を使用。

cv::Rect roi (int x, int y, int width, int height); //長方形の左上x座標、y座標、幅、高さを指定。戻り値はRect型 cv::Mat roi_img = srcimg(roi);

とすることで、画像srcimgのROIのみ抽出した画像roi_imgが生成。

cv::mean(roi_img);

とすることで、ROIの平均画素値（BGRAの各要素）が出力される。

長方形を描画するcv::rectangle関数を利用して、指定したROIを画像に描画する。

長方形の左上の座標をマウスクリックで指定。幅、高さは同一（正方形）として、トラックバーで指定。これらのパラメータをまとめたいため、クラス化しておく。上記の参考サイト１がとても参考になった。

class ROI_Parameter {
public:
	cv::Mat image;	//解析対象の画像用のMat
	int length = 30;	//ROIのサイズ
	int c_center[2] = { 250, 200 };	//ROIの基準座標
	double average_rROI_value = 0.0;	//ROI平均画素値
	char text_head_pxvalue[100] = "ROI Average Pixel Value = ";//画像上に表示するROI平均画素値の定型文
	char insert_text_pxvalue[100] = "NULL";	//画像上に表示するROI平均画素値
};

main内において、以下のように、cv::createTrackbarにてトラックバーを生成し、引数にクラス化したパラメータ（roi_param）、トラックバーの呼び出し関数（ROI_size_trackbar）を指定。トラックバーを変更すると、ROI_size_trackbar関数が呼ばれ、パラメータのroi_paramが渡される。

//画像読み込み
cv::Mat src = cv::imread("imagename.jpg");
//定義したクラスの変数を定義
ROI_Parameter  roi_param;
roi_param.image = src.clone(); //ROIパラメータのクラスに読み込んだ画像をコピー

int roi_length_max = 100;       //矩形ROIの長さの最大値

//トラックバー生成
cv::createTrackbar("ROI Length", "Window Name", &roi_param.length, roi_length_max, ROI_size_trackbar, (void*)(&roi_param));
//トラックバー呼び出し関数
ROI_size_trackbar(50, (void*)(&roi_param)); //第1引数はスライダの初期値

ROI位置を変更するため、マウスクリック（イベント）に対するコールバック関数をmain内で以下のように記述。マウスクリックすると、setRectangle関数が呼ばれ、パラメータのroi_paramを渡される。

//マウスイベントに対するコールバック関数の登録
setMouseCallback("Window Name", setRectangle, (void*)(&roi_param));

ソースコード全文は以下のようになる。

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#ifdef _DEBUG
#pragma comment(lib, “opencv_world454d.lib”)
#else
#pragma comment(lib, “opencv_world454.lib”)
#endif
using namespace std;
using namespace cv;
const char* src_windowName = “Source_Image, :close -> q”;
//ROI用の各パラメータをクラスとして定義
class ROI_Parameter {
public:
cv::Mat image; //解析対象の画像用のMat
int length = 30; //ROIのサイズ
int c_center[2] = { 250, 200 }; //ROIの基準座標
double average_rROI_value = 0.0; //ROI平均画素値
char text_head_pxvalue[100] = “ROI Average Pixel Value = “; //画像上に表示するROI平均画素値の定型文
char insert_text_pxvalue[100] = “NULL”; //画像上に表示するROI平均画素値
};
//ROIサイズをトラックバーで変更。ROIを描画し平均画素値を表示。
void ROI_size_trackbar(int length_trackbar, void* userdata)
{
ROI_Parameter* roi_param;
roi_param = (ROI_Parameter*)(userdata);
cv::Mat srcimg = roi_param->image;
cv::Mat rect_img = srcimg.clone(); //矩形ROIの位置、画素値情報を重畳した画像データ
//cout << length_trackbar << endl;
//ROI幅0のときのエラー回避のため
if (length_trackbar < 1) {
roi_param->length = 1;
}
//矩形処理領域を設定
cv::Rect roi(roi_param->c_center[0], roi_param->c_center[1], roi_param->length, roi_param->length);
cv::Mat s_roi = srcimg(roi); //矩形ROIのみ抽出した画像データ
//ROI領域を描画
cv::rectangle(rect_img, roi, cv::Scalar(0, 255, 0), 1);
//矩形ROI画素値を画像にテキスト表示
sprintf_s(roi_param->text_head_pxvalue, “ROI Average Pixel Value = “); //テキストを初期化。値が追記されないように
roi_param->average_rROI_value = mean(s_roi)[0];//RGBのB成分のみ画像に表示
sprintf_s(roi_param->insert_text_pxvalue, ” %.0f”, roi_param->average_rROI_value);
strcat_s(roi_param->text_head_pxvalue, roi_param->insert_text_pxvalue);
putText(rect_img, roi_param->text_head_pxvalue, Point(10, 50), FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, Scalar(0, 255, 0), 0, 2);
//矩形ROI重畳画像をそれぞれ表示
cv::imshow(src_windowName, rect_img);
}
// ROIの位置をマウスクリックで変更。ROIを描画し平均画素値を表示。
void setRectangle(int event, int x, int y, int flags, void* userdata) {
ROI_Parameter* roi_param;
roi_param = (ROI_Parameter*)(userdata);
cv::Mat srcimg = roi_param->image;
cv::Mat rect_img = srcimg.clone(); //矩形ROIの位置、画素値情報を重畳した画像データ
switch (event) {
case EVENT_LBUTTONDOWN:
if (0 < x && x < srcimg.cols – roi_param->length && 0 < y && y < srcimg.rows – roi_param->length) {
roi_param->c_center[0] = x, roi_param->c_center[1] = y;
//矩形処理領域を設定
cv::Rect roi(roi_param->c_center[0], roi_param->c_center[1], roi_param->length, roi_param->length);
cv::Mat s_roi = srcimg(roi); //矩形ROIのみ抽出した画像データ
//ROI領域を描画
cv::rectangle(rect_img, roi, cv::Scalar(0, 255, 0), 1);
//矩形ROI画素値を画像にテキスト表示
sprintf_s(roi_param->text_head_pxvalue, “ROI Average Pixel Value = “); //テキストを初期化。値が追記されないように
roi_param->average_rROI_value = mean(s_roi)[0];//RGBのB成分のみ画像に表示
sprintf_s(roi_param->insert_text_pxvalue, ” %.0f”, roi_param->average_rROI_value);
strcat_s(roi_param->text_head_pxvalue, roi_param->insert_text_pxvalue);
putText(rect_img, roi_param->text_head_pxvalue, Point(10, 50), FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, Scalar(0, 255, 0), 0, 2);
//矩形ROI重畳画像をそれぞれ表示
cv::imshow(src_windowName, rect_img);
//矩形ROIサイズと平均画素値をコンソールに表示
cout << “ROI size = “ << roi_param->length;
cout << std::fixed << std::setprecision(0) << “\t” << “rectROI value = “ << mean(s_roi) << endl; //小数点以下の桁数を0で表示
}
break;
}
}
int main(int argc, const char* argv[]) {
//読み込む画像データ
string source_img = “36_512v(green).jpg”;
cv::Mat src = cv::imread(source_img);
ROI_Parameter roi_param;
roi_param.image = src.clone(); //ROIパラメータのクラスに読み込んだ画像をコピー
int roi_length_max = 100; //矩形ROIの長さの最大値
if (src.empty()) {
std::cout << “read error.\n”;
return -1;
}
cv::namedWindow(src_windowName, cv::WINDOW_AUTOSIZE);
//トラックバー生成
cv::createTrackbar(“ROI Length”, src_windowName, &roi_param.length, roi_length_max, ROI_size_trackbar, (void*)(&roi_param));
//トラックバー呼び出し関数
ROI_size_trackbar(50, (void*)(&roi_param)); //第1引数はスライダの初期値
//マウスイベントに対するコールバック関数の登録
setMouseCallback(src_windowName, setRectangle, (void*)(&roi_param));
cv::waitKey(0);
src.release();
cv::destroyAllWindows();
return 0;
}