OpenCVとは?できることや活用事例について詳しく解説!
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OpenCVとは?できることや活用事例について詳しく解説!
開発ツール
アンドエンジニア編集部
2021.10.08
この記事でわかること
OpenCVは画像処理が行えるライブラリー
OpenCVは画像の編集や表示、ノイズの除去などができる
OpenCVは顔認証システムなど、様々な分野で使われている

OpenCVの基礎知識

勉強する範囲を事前に把握して進める

まずは、OpenCVの基礎知識について解説します。OpenCVとは何か?ライブラリーとは?画像処理とは?という所からまとめました。OpenCVは画像処理を行う場合に便利なライブラリーです。ぜひこの機会にOpenCVの使い方を覚えてください。

OpenCVとは?

OpenCVは「Open Source Computer Vision Library」の略であり、画像処理に関連する処理をまとめたライブラリーです。開発者はCPUで有名なIntelです。OpenCVはオープンソースなため誰でも無料で活用し、自由にWebアプリなどを作成することができます。趣味の範囲だけでなく、商用利用も問題ありません。

OpenCVはすでに多くの場面で使われており、人工知能開発・ロボット開発・モバイルアプリ開発など、数多くのアプリケーションがリリースされています。OpenCVの利点は、様々なプラットフォームで動作することです。Windows・Linux・スマホで使うことが可能です。

まとめると、OpenCVは画像処理を行えるライブラリーです。

ライブラリーとは?

ライブラリーとは、よく使う機能がパッケージとして一纏めになったもののことです。インストールして使うことができ、ライブラリーを自分のプログラムに読み込ませることで特定の機能を使うことが可能です。

ライブラリーにはインストールして使うもの以外に、最初から使える標準ライブラリーというものもあります。Pythonなどにも数多くの標準ライブラリーがあります。

画像処理とは?

画像処理とは、コンピューターを使って画像の色や大きさを変えたり、画像から別の画像を作り出したりする処理の全般を指します。人工知能の進歩と共に、画像処理も徐々に進化を遂げています。ディープラーニング技術を使うことによって、猫の画像をコンピューターが識別できるようになったことは、大きな話題となりました。

そして、画像処理を応用することで、様々なアプリケーションを作ることが可能です。たとえば、顔認証アプリや文字認識アプリなどを作ることができます。

OpenCVが使えるプログラミング言語

OpenCVというライブラリーは、様々なプログラミング言語で使うことが可能です。C言語・C++・Java・Pythonなどで使え、特にPythonで使われる事例が多いです。Pythonは人工知能開発で多く使われる言語であり、他にも優秀なライブラリーを使うことができます。Pythonには「OpenCV-python」というものがあり、こちらをインストールすることでOpenCVを活用可能です。OpenCVで画像処理を行いたいなら、Pythonを使うのがおすすめでしょう。

OpenCVでできること

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ここでは、OpenCVを使ってできることをまとめました。OpenCVでは具体的にどのような画像処理ができるか解説します。画像処理について知識を深めたい方はぜひお読みください。

画像の表示

まずできることは、画像の表示です。OpenCVでは画面に表示する画像を、数値で書き表すことが可能です。数値で書き表すだけで、OpenCV内のプログラムが画像表示をしてくれます。具体的には、imreadというメソッドを活用します。imreadにファイル名を指定すれば画像が読み込まれ、その後imshowメソッドやwaitKeyメソッドなどを使って、画像を表示させます。画像はカラーのまま表示したり、白黒で表示したりすることも可能です。また、imwriteメソッドで画像を別ファイルに保存することもできます。

画像の編集

OpenCVでは画像の編集が行えます。画像の大きさの調整や切り取りも簡単に実行することが可能です。大きさの調整はresizeメソッドで行えます。こういった画像編集は、機械学習を行う上では欠かせません。人工知能が画像を読み込む際は、画像のサイズなどの要素を統一した方が学習しやすくなります

ノイズ除去

OpenCVにはノイズ除去を行うためのメソッドも、多く用意されています。blurメソッドやGaussianBlurメソッドを状況に応じて使い分けることで、綺麗な画像を作成できます。解析処理を行う際、ノイズが邪魔をして上手く解析できないことはあります。そういった場合はOpenCVを使ってノイズ除去を行います。

類似画像の検出

見本画像と似ている画像なのか検出することが可能です。こういった処理をテンプレートマッチングと呼びます。OpenCVではmatchTemplateなどのメソッドを使うことで、テンプレートマッチングを行うことが可能です。

OpenCVを使うメリット

メリット・デメリット

続いて、OpenCVを使うメリットを解説します。画像処理はOpenCVを使わなくても可能ですが、OpenCVを使った方が開発作業が効率化されるなどの利点があるでしょう。ここでは、OpenCVを使う具体的なメリットを解説します。

使い方が簡単

OpenCVのメリットは、使い方が簡単なことです。Pythonで利用する場合、コマンドを使うだけでインストールが完了します。Windowsではpipコマンド、Macではbrewコマンドを使います。また、OpenCVはメソッドの使い方さえ覚えてしまえば、初心者でも使いこなすことが可能です。OpenCVなしでは、なかなか画像処理を行うことはできません。

VR開発にも応用可能

OpenCVはVR開発にも応用することが可能です。画像だけでなく、物体を読み込んで動きや位置を解析することができるからです。VRやARの開発にはUnityを使う方が多いでしょう。UnityにはOpenCV for Unityというプラグインがあり、こちらを購入してダウンロードすれば、UnityでOpenCVが使えます。VR開発というと難しいイメージがありますが、OpenCVを使えば開発が簡単になるでしょう。

他のPythonライブラリと併用可能

Pythonには他にも数多くのライブラリーが存在します。計算結果を表示できるmatplotlib、数値計算を効率的に行えるNumpy、多くの機械学習アルゴリズムが実装されたscikit-learnなどです。これのライブラリとOpenCVを組み合わせることで、さらなる効果を発揮します。このように優れたライブラリーが豊富にあることが、Pythonが人工知能開発に向いている理由でしょう。

OpenCVの活用事例

活用

ここでは、OpenCVの具体的な活用事例を紹介します。OpenCVを使ったアプリケーションは、私達の生活のいたるところで既に活躍しています。今回はそれらの一部をご紹介します。OpenCVの活用事例を知ることで、具体的にOpenCVで何ができるかがつかめるでしょう。

人物の顔を判断する

OpenCVによる人間の顔を判断する顔認証システムが開発されています。コンピューターは多くの画像を学習することにより、人の目や顔がどこにあるのか認識することが可能です。顔認証システムは、様々な所で使われています。たとえば、空港でのセキュリティチェックやスマホのID認証などです。顔認証は指紋認証よりも精度が高いと言われており、今後更に活用されていくと推測されます。

交通標識を自動認識する

OpenCVによる交通標識の自動認識アプリも開発されています。交通標識があるとスマホが作動し、ARで交通標識の意味を教えてくれる、というものです。外国人観光客などは、日本の交通標識の意味を知らないこともあり、そういった場合にこのアプリは使われています。スマホのカメラでも、高い精度で画像認識できます。

【ONETECH】AR + AIで標識認識アプリ作成しました。 

ゲームの戦況分析

OpenCVで画像認識を行うことで、ゲームの戦況を可視化するツールも開発されています。戦況を画面上に表示させることで、戦況を見つつキャラコントロールを行うことが可能です。OpenCVの様々な機能が駆使されています

C++/OpenCVでスプラトゥーン2の戦況を可視化する索敵補助ツール作ってみた 

Pythonで画像処理を行うならOpenCVを活用しよう

how to use

本記事ではOpenCVについて解説しました。OpenCVでできることやメリット、具体的な活用事例などがお分かり頂けたかと思います。Pythonで画像処理を行うなら、OpenCVを活用するのが良いでしょう。OpenCVは簡単にインストールできる上に使い方も分かりやすく、初心者でも勉強しやすいです。

画像処理や人工知能開発は、今後更に需要を伸ばすと推測される分野です。こういった分野の勉強を今のうちにすることによって、エンジニアとしての市場価値を上げることに繋がるでしょう。人工知能や画像処理に興味がある方は、ぜひOpenCVを習得してみてください。

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