動画を明るく鮮やかにする

　動画を明るく鮮やかにします。画像処理ライブラリOpenCVで動画ファイルを読み出し、フレーム毎の画像をBGR色空間からHSV色空間に変換します。画像のS(彩度)、V(明るさ)に対してcv2.LUTでガンマカーブ(γ=1.5)のルックアップテーブルを適用し、その画像をつなぎ合わせて明るく鮮やかな動画にします。

アジサイの写真を明るく鮮やかにする

環境

windows10 home
Anaconda 3/ jupyter notebook 5.6.0
Python 3.8.8
Pillow 8.2.0
OpenCV 4.0.1

準備

動画ファイルは動画ACの「山の草原で体をひねる運動をする女性」をダウンロードさせていただき、jupyter notebookファイル(***.ipynb)と同じディレクトリにファイル名’woman.mp4'で保存しました(動画のサイズは320x180)。このブログにはmovファイルが貼れないのでアニメーションgifファイルに変換したものを下に貼ります。

f:id:T_A_T:20220126210934g:plain — woman.mp4(gifファイルに変換したもの)

コード

　cv2.VideoCaptureで動画を取り込み、各フレームをcv2.cvtColorでBGRからHSVに色空間を変換します。HSV画像をチャンネル別に分離しS(彩度)、V(明度)に対してcv2.LUTでγ=1.5のガンマカーブのルックアップテーブルを適用、ガンマ補正で彩度と明度を強調します。

from PIL import Image
import cv2
import numpy as np

# gifファイル作成用イメージリスト
images =[]  

# 動画ファイル作成用イメージリスト
frames =[]  

# 動画ファイルのキャプチャー
cap = cv2.VideoCapture('woman.mp4')

# フレームの幅取得
width = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)

# フレームの高さ取得
height = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)

# 総フレーム数取得
allframes = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT))

# 動画ファイルのフレームレート取得
fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)

# 保存用動画ファイルのフォーマット設定
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc('m', 'p', '4', 'v') 
out = cv2.VideoWriter('vivid.mp4', fourcc, fps, (int(width), int(height))) 

# 変換用ルックアップテーブルの生成
gamma = 1.5
look_up_table = np.zeros((256, 1) ,dtype=np.uint8)
for i in range(256):
    look_up_table[i][0] = (i/255)**(1.0/gamma)*255

# 動画を1コマずつ取り込んで処理
while(cap.isOpened()): 
    ret, frame = cap.read() # キャプチャー画像の取り込み
    
    if ret==True: # キャプチャー画像がある場合
                
        # 色空間をBGR->HSVに変換
        hsv = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2HSV)         

        # チャンネルごとに分割
        h, s, v = cv2.split(hsv)  

        # 明度(V)に対してルックアップテーブル適用
        v_lut = cv2.LUT(v, look_up_table)       
        
        # 彩度(S)に対してルックアップテーブル適用
        s_lut = cv2.LUT(s, look_up_table)  
        
        #  H,変換後S,変換後Vをマージ
        merge = cv2.merge([h, s_lut, v_lut])  
        
        # HSV->BGR変換
        bgr = cv2.cvtColor(merge, cv2.COLOR_HSV2BGR) 
                
        # VideoWriterにフレームを追加
        out.write(bgr)

        # gifファイル作成用イメージリストにフレームを追加
        images.append(Image.fromarray(cv2.cvtColor(bgr, cv2.COLOR_BGR2RGB)))

    else: # キャプチャー画像がない場合はループ終了　
        break
        
cap.release() # 再生画像をクローズ   
out.release() # 出力動画ファイルをクローズ

# gif動画保存
images[0].save('vivid.gif', save_all=True, append_images=images[1:], 
               optimize=False, duration=1000/fps, loop=0)