【Python/OpenCV】ロバーツフィルタで斜め方向の輪郭検出

Python版OpenCVでロバーツフィルタ(Roberts filter)を実装し、画像の斜め方向の輪郭を検出する方法をソースコード付きで解説します。

ロバーツフィルタとは

ロバーツフィルタ(Roberts filter)は、画像の輪郭検出に用いられる空間フィルタの1つです。一次微分フィルタの1種ですが、斜め方向の微分を求めますのが特徴的です。つまり、斜めの輪郭を検出することができます。仕組みについては以下ページで別途解説しています。

ロバーツフィルタの原理・特徴・計算式

画像処理におけるロバーツフィルタ(Roberts filter)の原理や計算式についてまとめました。

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今回は、Python版OpenCVを用いてロバーツフィルタを実装し、画像の斜め方向の輪郭検出を行う方法を解説します。

サンプルコード① cv2.filter2dで実装

OpenCVのcv2.filter2dで簡単に実装した例です。

実行結果

サンプルプログラムの実行結果です。

■入力画像（左）と出力画像（右）

コード解説

• 以下で斜方向の輪郭を検出するためのロバーツフィルタのカーネルを定義しています。kernel_xは水平方向(正確には斜め右方向)、kernel_yは垂直方向(正確には斜め左方向)の輪郭を検出します。

    kernel_x = np.array([[0, 0, 0],
                         [0, 1, 0],
                         [0, 0, -1]])

    kernel_y = np.array([[0, 0, 0],
                         [0, 1, 0],
                         [0, 0, -1]])

• OpenCVのfilter2Dを用いて、定義したカーネルを用いてグレースケール画像に畳み込み演算を行います。これにより、斜め右方向と斜め左方向の輪郭画像が出力されます。

gray_x = cv.filter2D(gray, cv.CV_64F, kernel_x)
gray_y = cv.filter2D(gray, cv.CV_64F, kernel_y)

• 2つの輪郭画像の二乗和平方根を計算し、最終的な輪郭画像を生成します。これで、斜め右方向と左方向の輪郭を抽出した画像が得られます。

dst = np.sqrt(gray_x ** 2 + gray_y ** 2)

サンプルコード② 自分でアルゴリズムを実装

自分でアルゴリズムを実装した例です。

filter2d関数は、入力画像srcに対してカーネルkernelを使用して空間フィルタリングを行います。詳細は以下ページで解説しています。

【Python/OpenCV】空間フィルタリング・畳み込み演算(cv2.filter2d)

PythonとOpenCVを用いて空間フィルタリング処理する方法をソースコード付きで解説します。

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実行結果

サンプルプログラムの実行結果です。

■入力画像（左）と出力画像（右）

注意点（負の値の処理）

サンプルコード①②の出力画像は正の勾配（黒→白）のみ白色になっています。
負の勾配（白→黒）も白色に塗って出力する方法は下記ページで紹介しています。

【Python/OpenCV】微分フィルタの注意点（負の値の処理）

Python版OpenCVの微分フィルタ（Sobelなど）を利用する時の注意点についてソースコード付きで解説します。

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