2016年12月28日 更新

ImageJ plugin で面積計測を自動化してみた #3

非情報科学研究者 (特に生物系研究者) が ImageJ plugin を作るために超えるべき壁やTipsをまとめます。今回は解析を自動化する plugin を紹介します。

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ImageJ plugin で面積計測を自動化してみた

非情報科学研究者 (特に生物系研究者) が ImageJ plugin を作るために超えるべき壁やTipsをまとめます。

前回までで Java の基礎知識や ImageJ plugin 作成・編集を紹介してきました。今回は解析を自動化する plugin を紹介します。

前後の記事

#2 ImageJ Plugin で Hello, world!

#3 ImageJ plugin で面積計測を自動化してみた

#4 ImageJ Plugin で大量の画像に対する自動処理

はじめに

ImageJ plugin をどんどん作っていくと、Java の知識と ImageJ plugin の機能 (ImageJ API とか言ったりします) の両方が必要になります。

Java を書いて、ImageJ API も書く。両方やらなければならないってのが ImageJ plugin のつらいところです。覚悟はいいでしょうか? 筆者はできています。

2値化して面積を計測する

ある輝度を閾値として2値化し、自動的に面積を計測する plugin を作ってみます。名前は AreaCounter あたりにしておきましょう。

という訳で下記のコードをさくっと。
画像タイトルと幅、高さを表示するコードです。

//おまじない
import ij.*;
import ij.process.*;
import ij.gui.*;
import java.awt.*;
import ij.plugin.*;
import ij.plugin.frame.*;
//おまじない終わり

public class AreaCounter_ implements PlugIn {

    public void run(String arg) {
        ImagePlus imp = IJ.getImage();
        String title = imp.getTitle();
        IJ.log("file name: " + title);

        ImageProcessor ip = imp.getProcessor();
        int width = ip.getWidth();
        int height = ip.getHeight();

        IJ.log("width: " + width);
        IJ.log("height: " + height);
    }

}

plugins_new

うわあああ新しいことがたくさん

ImageJ Plugin 上で画像を扱うためのコードがぞくぞくと出てきましたが、1つずつ解説していきます。

ImagePlus型

ImagePlus型の変数を作ります。int型とかdouble型と同じ、型ってやつですね。特に決まりはありませんが、imp って変数がよく使われます。

IJ.getImage()

IJ型のクラス関数の1つですね。何を言っているかわからなくても心配ありません。ImagePlus と併わせて以下のコードをまるっと覚えてしまいましょう。

// 開いてる画像を読み込む
ImagePlus imp = IJ.getImage();

imp.getTitle()

ImagePlus型には画像タイトルが格納されています。なので、getTitle() でタイトルを抽出できます。
第1回目で説明できませんでしたが、String型は文字列のための型です。

//開いてる画像を読み込んで、画像タイトルを表示
ImagePlus imp = IJ.getImage();
String title = imp.getTitle();
IJ.log("file name: " + title);

これで、開いてる画像へアクセスできましたね。では次は、画像の輝度情報へアクセスしましょう。

ImageProcessor型

ImagePlus型と似てますね。混乱しないように気をつけましょう。グレースケール画像の輝度を持っている型です。

特に決まりはありませんが、ip って変数がよく使われます。

ImagePlus型から抽出できます。つまり、ImageJ で扱う画像 (ImagePlus) は ImageProcessor型 と String型の画像タイトルで構成されています。

何を言っているかわからなくても心配いりません。下記のコードをまるっと覚えてしまいましょう。

//画像を読み込んで、画像の幅と高さ (単位は pixel) を取得
ImagePlus imp = IJ.getImage();
ImageProcessor ip = imp.getProcessor();
int width = ip.getWidth();  //getWidth関数で幅を抽出
int height = ip.getHeight();  //getHeight関数で高さを抽出

タイトルと幅と高さが混乱してきた

気持ちは非常にわかります。
画像タイトルは ImagePlus に格納されていて、
幅と高さ (単位はpixel) はIamgeProcessor に格納されています。

ややこしいですが、覚えてしまいましょう。

輝度情報へアクセス

画像への輝度情報へアクセスできれば、出来ることがどんどん増えます。

下記のコードをさくっと。

//おまじない
import ij.*;
import ij.process.*;
import ij.gui.*;
import java.awt.*;
import ij.plugin.*;
import ij.plugin.frame.*;
//おまじない終わり

public class AreaCounter_ implements PlugIn {

    public void run(String arg) {
        ImagePlus imp = IJ.getImage();
        String title = imp.getTitle();
        IJ.log("file name: " + title);

        ImageProcessor ip = imp.getProcessor();
        int width = ip.getWidth();
        int height = ip.getHeight();

        IJ.log("width: " + width);
        IJ.log("height: " + height);

        //輝度を全部表示してみよう
        for (int y = 0; y < height; y++) {
            for (int x = 0; x < width; x++) {
                int intensity = ip.get(x,y);
                IJ.log("Intensity of (" + x + ", " + y + "): " + intensity);
            }
        }
    }

}

for文と ip.get(x,y) が追加された

ip.get(x座標, y座標) で、各座標の輝度が抽出できます。
下記みたいに書きます。

//(0,0) の輝度を表示するのはこう
int intensity = ip.get(0,0);
IJ.log("Intensity of (0,0): " + intensity);

//(10, 10) の輝度はこう
int intensity = ip.get(10,10);
IJ.log("Intensity of (10,10): " + intensity);

2重の for文で 画像全体をラスタスキャンしています。
for文はy座標から書いているのがちょっとしたコツでしょうか。

さあ2値化しましょう

ある輝度を閾値として、閾値よりも輝度が高ければ輝度255、低ければ輝度0に変更する処理が2値化でしたね。
そして、輝度255の数を数えて面積を計測します。log出力とかを省いて、下記のコードをさくっと。

//おまじない
import ij.*;
import ij.process.*;
import ij.gui.*;
import java.awt.*;
import ij.plugin.*;
import ij.plugin.frame.*;
//おまじない終わり

public class AreaCounter_ implements PlugIn {

    public void run(String arg) {
        ImagePlus imp = IJ.getImage();
        ImageProcessor ip = imp.getProcessor();
        int width = ip.getWidth();
        int height = ip.getHeight();

        int Thr = 128;   //閾値は128に設定
        int Area = 0;   //面積となる変数を設定

        //画像全体をラスタスキャン
        for (int y = 0; y < height; y++) {
            for (int x = 0; x < width; x++) {
                int intensity = ip.get(x,y);
                if ( intensity < Thr) {
                    ip.set(x, y, 0);  //閾値未満を輝度0に
                } else {
                    ip.set(x, y, 255);  //閾値以上を輝度255に
                    Area++;
                }
            }
        }
        imp.updateAndDraw();
        IJ.log("Area (pixel): " + Area);
    }

}

あとは ip.set() と imp.updateAndDraw()だけ

for文とif文さえなんとか読めれば、上記コードは理解できます。
変数Thr で閾値を設定して (適当に128としています) 、if文を駆使して 閾値 (Thr) 未満であれば輝度0に。閾値以上であれば輝度255にしつつそのピクセル数を数えます。
数えたピクセル数が面積ってことになりますね。

輝度の書き変えは ip.set(x座標, y座標, 書き変える輝度) で書きます。
座標 (10, 10) を輝度200 に変更したい場合はこうですね。

ImagePlus imp = IJ.getImage(); //画像の読み込み
ImageProcessor ip = imp.getProcessor();  //輝度へアクセスするためにipを設定
ip.set(10, 10, 200);  //輝度の書き変え

あと、ImageJ はPlugin内で輝度情報を書き変えても、即座に表示している画像に反映してくれる訳ではありません。一度、マウスでクリックして再描写する必要があります。それだと面倒なので、再描写するためのコードが imp.updateAndDraw() です。

plugins_new

まとめ

1枚のグレースケール画像に対して、自動的に2値化と面積測定を行なう ImageJ Plugin を書くことが出来ました。
でもここまでは基本的なコードなので、手作業でも出来そうなことを頑張ってコード化しているなぁという印象かもしれませんね。

さて、じゃあ次回は大量の画像に対する自動処理を行ないましょう。手作業だと果てしない時間のかかる処理であっても、計算機を使えば一瞬で終わる (しかも客観的!) 事例を紹介します。

ImageJ Plugin シリーズ

#1 ImageJ Plugin を作るための Java

#2 ImageJ Plugin で Hello, world!

#3 ImageJ plugin で面積計測を自動化してみた

#4 ImageJ Plugin で大量の画像に対する自動処理

1 件

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