画像二値化

現在ご覧いただいているのは最新版の内容です（V2.2.0）。異なるバージョンを参照する場合は、画面右上のボタンから切り替えが可能です。

■ ご利用中のバージョンが分からない場合や、サポートが必要な場合はお気軽にサポート窓口までご連絡ください。

機能

設定した方法に従って、しきい値より高い、または低いピクセルに対して二値化処理を行います。

画像内のピクセルのグレー値が最大値と最小値の2種類のみ、つまり「白か黒か」の状態である画像を、二値画像と呼びます。

非二値画像を計算によって二値画像に変換する処理を、画像の二値化と呼びます。

使用シーン

汎用の画像処理ステップです。通常は2D画像上でしきい値に基づいてピクセルを分割するために使用します。

入力と出力

入力

入力ポート データ型 説明

画像

Image

このポートに入力された画像は二値化処理されます。

出力

出力ポート データ型 説明

処理後の画像

Image

二値化処理後の画像。

パラメータ説明

パラメータ 説明

二値化方法

パラメータ説明：画像二値化の方法を選択します。

オプション：

初期値：グローバル適応しきい値分割

二値画像反転

パラメータ説明：チェックを入れると、画像全体の二値化結果を反転します。例えば、元々 255 に設定されたピクセルは 0 に、元々 0 に設定されたピクセルは 255 に設定されます。
初期値：チェックを入れない

グローバル適応しきい値分割

グローバル適応しきい値分割 を選択した場合、関連パラメータは以下のとおりです。

パラメータ 説明

画像チャンネルタイプ

パラメータ説明：しきい値分割時、このステップは異なる画像チャンネルに基づいて計算します。
オプション：グレースケール画像、色相チャンネル、彩度チャンネル、明度チャンネル

しきい値計算方法

パラメータ説明：画像内の各ピクセルのしきい値を計算する方法を選択します。

オプション：平均値、加重平均値

  • 平均値：しきい値は、ピクセル近傍の平均値から定数を引いた値です。

  • 加重平均値：しきい値は、ピクセル近傍の加重平均値から定数を引いた値です。

しきい値分割タイプ

パラメータ説明：画像二値化のルールを指定します。

オプション：二値化、反転二値化

  • 二値化：ピクセルのグレー値が計算しきい値より大きい場合、そのピクセルのグレー値を 255 に設定し、それ以外は 0 に設定します。

  • 反転二値化：ピクセルのグレー値が計算しきい値より大きい場合、そのピクセルのグレー値を 0 に設定し、それ以外は 255 に設定します。

カーネルサイズ

パラメータ説明：しきい値計算時に考慮する近傍範囲を表します。単位はピクセル（px）です。
初期値：21

定数

パラメータ説明：しきい値計算時に使用する定数です。この値を大きくすると出力画像全体が暗くなり、小さくすると画像が明るくなります。
初期値：0

二重しきい値分割

二重しきい値分割 を選択した場合、関連パラメータは以下のどおりです。

パラメータ 説明

しきい値1、しきい値2

パラメータ説明：
しきい値 1 ＜ しきい値 2 の場合、2つのしきい値の間にあるピクセルは 255 に設定され、それ以外のピクセルは 0 に設定されます。
しきい値 1 ＞ しきい値 2 の場合、しきい値範囲外のピクセルは 255 に設定され、それ以外のピクセルは 0 に設定されます。
しきい値 1 ＝ しきい値 2 の場合、しきい値上のピクセルは 255 に設定され、それ以外のピクセルは 0 に設定されます。

動的しきい値分割

動的しきい値分割 を選択した場合、関連パラメータは以下のどおりです。

パラメータ 説明

しきい値分割タイプ

パラメータ説明：画像二値化のルールを指定します。

オプション：

  • 明るい領域：P ≥ P' + offset の場合、P を 255 に設定し、それ以外は 0 に設定します。

  • 暗い領域：P ≤ P' - offset の場合、P を 255 に設定し、それ以外は 0 に設定します。

  • 範囲内：P' - offset ≤ P ≤ P' + offset の場合、P を 255 に設定し、それ以外は 0 に設定します。

  • 範囲外：P < P' - offset または P > P' + offset の場合、P を 255 に設定し、それ以外は 0 に設定します。

フィルタータイプ

パラメータ説明：画像フィルタリングの方法を選択します。

オプション：

  • 平均化フィルター：画像内の各ピクセルを近傍内ピクセルの平均値に置き換えることでフィルタリングを行い、画像を平滑化してランダムノイズを低減します。

  • ガウシアンフィルター：画像内の一部ノイズを効果的に除去できます。画像を平滑化しながら、エッジや細部をできるだけ保持できるため、画像平滑化、ノイズ除去、エッジ検出前の前処理によく使用されます。

  • メディアンフィルター：画像内の各ピクセルを近傍内ピクセルの中央値に置き換えることでフィルタリングを行い、画像内のノイズ、特にごま塩ノイズ（通常、ランダムな白黒点として現れる）を効果的に低減します。

ピクセル値のオフセット

パラメータ説明：フィルタリング時に、ピクセル値に定数を加算または減算して、二値化結果を調整します。

カーネルサイズ

パラメータ説明：画像フィルタリング時のウィンドウの辺長を表します。単位はピクセル（px）です。ウィンドウの中心には必ず中心ピクセルが存在するため、この値は奇数に設定してください。偶数に設定した場合、その値に 1 が加算されます。

グローバル固定しきい値分割

グローバル固定しきい値分割 を選択した場合、関連パラメータは以下のとおりです。

パラメータ 説明

画像チャンネルタイプ

パラメータ説明：しきい値分割時、このステップは異なる画像チャンネルに基づいて計算します。
オプション：グレースケール画像、色相チャンネル、彩度チャンネル、輝度/明度チャンネル

しきい値 (0–255)

パラメータ説明：固定しきい値を手動で設定し、しきい値条件を満たすピクセルを分割します。

しきい値分割タイプ

パラメータ説明：画像二値化のルールを指定します。

オプション：

  • 二値化：ピクセルのグレー値が設定しきい値より大きい場合、そのピクセルのグレー値を255に設定し、それ以外は0に設定します。

  • 反転二値化：ピクセルのグレー値が設定しきい値より大きい場合、そのピクセルのグレー値を0に設定し、それ以外は255に設定します。

  • しきい値切り捨て：ピクセルのグレー値が設定しきい値より大きい場合、そのピクセルのグレー値をしきい値に切り詰め、それ以外は元のグレー値を保持します。

  • ゼロしきい値：ピクセルのグレー値が設定しきい値より大きい場合は元のグレー値を保持し、それ以外は0に設定します。

  • 反転ゼロしきい値：ピクセルのグレー値が設定しきい値より大きい場合は0に設定し、それ以外は元のグレー値を保持します。

  • 大津法（Otsu法）：Otsuアルゴリズムを使用してグローバルしきい値を自動計算します。

  • 三角法：Triangleアルゴリズムを使用してグローバルしきい値を自動計算します。

パラメータ調整例

例1：背景が単純で、対象物と背景のコントラストが高い場合

  • シーン：白い背景上の黒色物体の位置を検出する場合など、対象物と背景のグレー値差が大きく、照明条件が安定している場合です。

  • 推奨設定：まずは グローバル固定しきい値分割 を選択し、固定しきい値を手動で設定することを推奨します。これにより、対象物と背景を迅速かつ効果的に分離できます。

  • 調整手順：

    1. 画像のグレーヒストグラムを確認し、対象物と背景のグレー値範囲を把握します。

    2. 両者のグレー値の中間付近を初期しきい値として設定します。例えば、対象物が 0～80、背景が 150～255 の場合、初期しきい値を 115 に設定します。

    3. 分割結果を確認しながら、しきい値を調整します。

    4. 対象物が十分に抽出されていない場合は、しきい値を下げます。背景ノイズが多く抽出される場合は、しきい値を上げます。

    5. 必要に応じて「二値化」または「反転二値化」を選択し、前景と背景の白黒を切り替えます。

例2：照明ムラがあり、背景に輝度勾配が存在する場合

  • シーン：自然光環境や影のある環境など、画像内に輝度ムラが存在する場合です。グローバルしきい値を使用すると、過度抽出や抽出漏れが発生しやすくなります。

  • 推奨設定：グローバル適応しきい値分割 を使用します。周辺ピクセルに基づいて動的にしきい値を計算するため、照明変化に柔軟に対応できます。

  • 調整手順：

    1. 「カーネルサイズ」を初期値の 21 px に設定し、分割結果を確認します。

    2. 対象物の輪郭がぼやけたり境界が不明瞭な場合は、カーネルサイズを大きくします（例：31 px、41 px）。

    3. 対象物の細かな特徴が失われる場合は、カーネルサイズを小さくします（例：11 px、15 px）。

    4. 「定数」を調整します。値を大きくすると画像全体が暗くなり、前景領域が増えます。値を小さくすると画像全体が明るくなり、背景領域が増えます。

    5. グレーグレースケール画像、色相、彩度、明度などの画像チャンネルを切り替え、最適な分割結果が得られるチャンネルを選択します。

例3：画像にノイズが多く、ごま塩ノイズを除去したい場合

  • シーン：低品質なカメラや厳しい環境で取得した画像に、ランダムな白黒ノイズ（ごま塩ノイズ）が含まれている場合です。単純な二値化ではノイズもそのまま抽出されてしまいます。

  • 推奨設定：動的しきい値分割 と メディアンフィルター を組み合わせて使用します。ごま塩ノイズの除去に特に効果的です。

  • 調整手順：

    1. 「動的しきい値分割」を使用します。

    2. フィルタータイプとして「メディアンフィルター」を選択します。

    3. 「カーネルサイズ」を 5 または 7（奇数）に設定します。

    4. 対象物の特徴に応じて「しきい値分割タイプ」を選択します。

      • 明るい対象物を検出する場合：明い領域

      • 暗い対象物を検出する場合：暗い領域

      • 特定範囲内のピクセルを検出する場合：範囲内

      • 特定範囲外のピクセルを検出する場合：範囲外

    5. 「ピクセル値のオフセット」を調整します。オフセットを大きくすると、より多くのピクセルが抽出されます。オフセットを小さくすると、抽出条件が厳しくなります。

    6. 分割結果を確認しながら、カーネルサイズとオフセット値を段階的に調整します。

例4：特定の輝度範囲のみを抽出したい場合

  • シーン：半導体チップ表面の特定の輝度領域を検出する場合など、対象物のグレー値が特定の範囲に集中しており、その範囲内のピクセルを正確に抽出したい場合です。

  • 推奨設定：二重しきい値分割 を使用し、2つのしきい値によって抽出範囲を厳密に制御します。

  • 調整手順：

    1. 対象領域のグレー値範囲を確認します（例：100～180）。

    2. しきい値 1 を下限値、しきい値 2 を上限値として設定します（例：しきい値 1 = 100、しきい値 2 = 180）。

    3. この設定では、2つのしきい値の間にあるピクセルが 255、それ以外のピクセルが 0 に設定されます。

    4. 範囲外のピクセルを抽出したい場合は、しきい値 1 > しきい値 2 となるように設定します。

    5. 分割結果を確認しながら、2つのしきい値を微調整し、目的の輝度範囲を正確に抽出します。

この情報は役に立ちましたか？

ご意見・ご要望がございましたら、以下よりお寄せください：

Mech-Mindは、お客様のプライバシーを重視しています

このサイトでは最高の体験を提供するために Cookie を使用しています。サイトの閲覧を続ける場合、Cookie の使用に同意したことになります。「拒否する」を選択すると、このサイトを訪れた際に追跡や記憶が行われないように単独の Cookie が使用されます。

  • Preference
  • 同意する
  • 拒否する