画像の色空間変換をマスターしよう！Qt GUIにおける QImage::applyColorTransform() の詳細解説

Qt GUIにおける QImage::applyColorTransform() の詳細解説

QImage::applyColorTransform() は、Qt GUI フレームワークで画像の色空間変換を行うための重要な関数です。この関数は、ピクセルレベルで画像の色を変換し、さまざまな効果や視覚化を実現することができます。

機能

QImage::applyColorTransform() は、以下の機能を提供します。

• カラーモデル変換：RGB、HSV、YCbCrなど、さまざまなカラーモデル間の変換
• ガンマ補正：画像の明るさやコントラストを調整
• ルックアップテーブルによる変換：画像の色調をカスタマイズ
• カラーフィルター：特定の色域を強調または除去

使い方が分かるように、具体的な例をいくつか挙げて説明します。

例1：画像のグレースケール変換

QImage image("image.png");

// グレースケール変換用のカラー変換行列
QMatrix colorMatrix;
colorMatrix.setMatrix(
    0.2989, 0.5870, 0.1140, 0, 0,
    0.2989, 0.5870, 0.1140, 0, 0,
    0.2989, 0.5870, 0.1140, 0, 0,
    0,      0,      0,      1, 0
);

image.applyColorTransform(colorMatrix);

// 変換後の画像を表示
ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));

例2：画像の明るさ調整

QImage image("image.png");

// 明るさ調整用のカラー変換行列
QMatrix colorMatrix;
colorMatrix.setMatrix(
    1, 0, 0, 0, brightness,
    0, 1, 0, 0, 0,
    0, 0, 1, 0, 0,
    0, 0, 0, 1, 0
);

image.applyColorTransform(colorMatrix);

// 変換後の画像を表示
ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));

例3：画像の彩度調整

QImage image("image.png");

// 彩度調整用のカラー変換行列
QMatrix colorMatrix;
colorMatrix.setMatrix(
    1, 0, 0, 0, 0,
    0, 1, 0, 0, 0,
    0, 0, 1, 0, 0,
    0, 0, 0, saturation, 0
);

image.applyColorTransform(colorMatrix);

// 変換後の画像を表示
ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));

QImage::applyColorTransform() 関数の詳細については、Qt 公式ドキュメントの QImage::applyColorTransform(): [無効な URL を削除しました] を参照してください。

補足

• QImage::applyColorTransform() 関数は、画像のコピーを作成して変換処理を行うため、元の画像データは変更されません。
• カラー変換処理は、CPU 処理負荷が高くなる場合があります。パフォーマンスが気になる場合は、Qt::FastColorMatrix フラグを使用して高速化処理を行うことができます。

Qt GUIにおける QImage::applyColorTransform() のサンプルコード集

QImage image("image.png");

// グレースケール変換用のカラー変換行列
QMatrix colorMatrix;
colorMatrix.setMatrix(
    0.2989, 0.5870, 0.1140, 0, 0,
    0.2989, 0.5870, 0.1140, 0, 0,
    0.2989, 0.5870, 0.1140, 0, 0,
    0,      0,      0,      1, 0
);

image.applyColorTransform(colorMatrix);

// 変換後の画像を表示
ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));

画像の明るさ調整

QImage image("image.png");

// 明るさ調整用のカラー変換行列
QMatrix colorMatrix;
colorMatrix.setMatrix(
    1, 0, 0, 0, brightness,
    0, 1, 0, 0, 0,
    0, 0, 1, 0, 0,
    0, 0, 0, 1, 0
);

image.applyColorTransform(colorMatrix);

// 変換後の画像を表示
ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));

画像の彩度調整

QImage image("image.png");

// 彩度調整用のカラー変換行列
QMatrix colorMatrix;
colorMatrix.setMatrix(
    1, 0, 0, 0, 0,
    0, 1, 0, 0, 0,
    0, 0, 1, 0, 0,
    0, 0, 0, saturation, 0
);

image.applyColorTransform(colorMatrix);

// 変換後の画像を表示
ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));

画像の色反転

QImage image("image.png");

// 色反転用のカラー変換行列
QMatrix colorMatrix;
colorMatrix.setMatrix(
    -1, 0, 0, 0, 255,
    0, -1, 0, 0, 255,
    0, 0, -1, 0, 255,
    0, 0, 0, 1, 0
);

image.applyColorTransform(colorMatrix);

// 変換後の画像を表示
ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));

画像のセピア変換

QImage image("image.png");

// セピア変換用のカラー変換行列
QMatrix colorMatrix;
colorMatrix.setMatrix(
    0.393, 0.769, 0.189, 0, 0,
    0.349, 0.686, 0.168, 0, 0,
    0.272, 0.534, 0.131, 0, 0,
    0,      0,      0,      1, 0
);

image.applyColorTransform(colorMatrix);

// 変換後の画像を表示
ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));

画像の特定の色域強調

QImage image("image.png");

// 特定の色域強調用のカラー変換行列
QMatrix colorMatrix;
colorMatrix.setMatrix(
    1, 0, 0, 0, 0,
    0, 1, 0, 0, 0,
    0, 0, 1, 0, 0,
    0, 0, 0, 1.5, -0.5
);

// 赤色強調の場合
colorMatrix.setMatrix(
    1, 0, 0, 0, 0,
    0, 0.7, 0, 0, 0,
    0, 0, 1, 0, 0,
    0, 0, 0, 1,

QImage::applyColorTransform() 以外の画像の色空間変換方法

QColor::toHsv()/QColor::fromHsv()` を使用した HSV 変換

• 利点：
  • シンプルで使いやすい
  • 色相、彩度、明度を個別に調整できる
• 欠点：
  • 他のカラーモデルへの変換には不向き
  • 数学的な計算が必要

QColor::toRgb()/QColor::fromRgb()` を使用した RGB 変換

• 利点：
  • RGB カラーモデルは最も一般的なカラーモデル
  • 他のカラーモデルへの変換が容易
• 欠点：

QImage::setPixel()/QImage::pixel()` を使用したピクセル単位での変換

• 利点：
  • 高度なカスタマイズが可能
  • 複雑な画像処理に適している
• 欠点：
  • 処理速度が遅い
  • 複雑なコードが必要

Qt 提供のカラー変換クラス (例: QImageConverter) の使用

• 利点：
  • 使いやすい
  • さまざまなカラーモデルに対応
• 欠点：
  • 細かい制御が難しい

第三者ライブラリの使用

• 利点：
• 欠点：
  • Qt との互換性確認が必要
  • ライブラリの学習コストが発生

最適な方法の選択

上記の方法の中で、最適な方法は、目的や要件によって異なります。以下の点を考慮して選択してください。

• 変換したいカラーモデル
• 求める処理速度
• 必要なカスタマイズレベル
• 開発者のスキルレベル