【Python(PySimpleGUI)でGUIアプリ入門】OpenCVによるPCカメラ映像を使った映像加工アプリの作り方

OpenCV
けんろう
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PySimpleGUIは、Opencvと組み合わせることで、PCカメラ映像を加工するアプリを作れます。公式クックブックにデモが載っています。 

この記事では、公式クックブックに載っている、PCカメラ映像を加工するアプリを作成する方法を紹介します。

この記事に載っているサンプルコードをコピーして、Pythonで実行すれば、簡単に動きを確認できますので、是非試してみて下さい。

この記事では、初心者にもわかりやすいように、各処理の内容を、サンプルコード内にコメントとして載せています。

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PySimpleGUIのインストールの仕方は、以下の記事で紹介しています。

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PCカメラ映像を加工するアプリ

このアプリは、PCカメラ映像に、いろんな加工を施すことができます。

・加工無し:
 処理なし
・白黒しきい値:
 輝度チャネルの単純な白黒しきい値、スライダーはしきい値を設定します
・エッジ感度:
 キャニーを使用したエッジ検出、スライダーは関数の2つのしきい値を設定します
・ぼかし:
 単純なガウスぼかし、スライダーはシグマ、つまりぼかしスミアの量を設定します
・色相値:
 スライダーで選択した量だけ画像の色相値を移動します
・エンハンス:
 輝度チャンネルにローカルコントラストエンハンスメントを適用して、画像をより魅力的にします-スライダーはファンシーを制御します。

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サンプルコード

# https://github.com/PySimpleGUI/PySimpleGUI/blob/master/DemoPrograms/Demo_OpenCV_Simple_GUI.py

#!usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import PySimpleGUI as sg
import cv2
import numpy as np

"""
OpenCVを使用してWebカメラを表示し、いくつかの非常に基本的な画像機能を適用するデモプログラム

加工無し:処理なし
白黒しきい値:輝度チャネルの単純な白黒しきい値、スライダーはしきい値を設定します
エッジ感度:キャニーを使用したエッジ検出、スライダーは関数の2つのしきい値を設定します=>エッジ感度
ぼかし:単純なガウスぼかし、スライダーはシグマ、つまりぼかしスミアの量を設定します
色相値:スライダーで選択した量だけ画像の色相値を移動します
エンハンス:輝度チャンネルにローカルコントラストエンハンスメントを適用して、画像をより魅力的にします-スライダーはファンシーを制御します。

"""

# メイン処理
def main():

    sg.theme('LightGreen')

    # define the window layout
    layout = [
      [sg.Text(' カメラ映像 ', size=(60, 1), justification='center')],
      [sg.Image(filename='', key='-IMAGE-')],
      [sg.Radio('加工無し', 'Radio', True, size=(10, 1))],
      [sg.Radio('白黒しきい値', 'Radio', size=(10, 1), key='-THRESH-'),
       sg.Slider((0, 255), 128, 1, orientation='h', size=(40, 15), key='-THRESH SLIDER-')],
      [sg.Radio('エッジ感度', 'Radio', size=(10, 1), key='-CANNY-'),
       sg.Slider((0, 255), 128, 1, orientation='h', size=(20, 15), key='-CANNY SLIDER A-'),
       sg.Slider((0, 255), 128, 1, orientation='h', size=(20, 15), key='-CANNY SLIDER B-')],
      [sg.Radio('ぼかし', 'Radio', size=(10, 1), key='-BLUR-'),
       sg.Slider((1, 11), 1, 1, orientation='h', size=(40, 15), key='-BLUR SLIDER-')],
      [sg.Radio('色相値', 'Radio', size=(10, 1), key='-HUE-'),
       sg.Slider((0, 225), 0, 1, orientation='h', size=(40, 15), key='-HUE SLIDER-')],
      [sg.Radio('エンハンス', 'Radio', size=(10, 1), key='-ENHANCE-'),
       sg.Slider((1, 255), 128, 1, orientation='h', size=(40, 15), key='-ENHANCE SLIDER-')],
      [sg.Button('Exit', size=(10, 1))]
    ]

    # ウィンドウの生成
    window = sg.Window(' PySimpleGUIとOpenCVのデモ', layout, location=(800, 400))

    # カメラを指定
    cap = cv2.VideoCapture(0)

    # イベントループ
    while True:

        # イベント取得
        event, values = window.read(timeout=20)

        # 「Exit」ボタン押下時の処理、ウィンドウ右上の×押下時の処理
        if event == 'Exit' or event == sg.WIN_CLOSED:
            break

        # 動画の読み取り
        ret, frame = cap.read()

        # 「'白黒しきい値'」をチェックした場合の処理
        if values['-THRESH-']:
            frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2LAB)[:, :, 0]
            frame = cv2.threshold(frame, values['-THRESH SLIDER-'], 255, cv2.THRESH_BINARY)[1]

        # 「'エッジ感度'」をチェックした場合の処理
        elif values['-CANNY-']:
            frame = cv2.Canny(frame, values['-CANNY SLIDER A-'], values['-CANNY SLIDER B-'])

        # 「'ぼかし'」をチェックした場合の処理
        elif values['-BLUR-']:
            frame = cv2.GaussianBlur(frame, (21, 21), values['-BLUR SLIDER-'])

        # 「'色相値'」をチェックした場合の処理
        elif values['-HUE-']:
            frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2HSV)
            frame[:, :, 0] += int(values['-HUE SLIDER-'])
            frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_HSV2BGR)

        # 「'エンハンス'」をチェックした場合の処理
        elif values['-ENHANCE-']:
            enh_val = values['-ENHANCE SLIDER-'] / 40
            clahe = cv2.createCLAHE(clipLimit=enh_val, tileGridSize=(8, 8))
            lab = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2LAB)
            lab[:, :, 0] = clahe.apply(lab[:, :, 0])
            frame = cv2.cvtColor(lab, cv2.COLOR_LAB2BGR)

        # カメラ映像を圧縮して、画像表示画面'-IMAGE-'を更新する
        imgbytes = cv2.imencode('.png', frame)[1].tobytes()
        window['-IMAGE-'].update(data=imgbytes)

    window.close()

main()

実行すると、

下図のようなウィンドウが立ち上がります。

「白黒しきい値」をチェックすると、以下のように変化します。

「エッジ感度」をチェックすると、以下のように変化します。

「ぼかし」をチェックすると、以下のように変化します。

他にも映像加工ができますので、ご自分で試してみてください。

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まとめ

今回は、Pythonライブラリである、PySimpleGUI、OpenCVを使い、PCカメラ映像を加工するアプリの作り方を紹介しました。

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