cv::flip / cv::rotate の使い方【OpenCV/C++】〜画像の反転・90度回転〜

cv::flip は画像を上下・左右・両方向に反転し、cv::rotate は 90°単位で回転する関数です。前処理やデータ拡張、表示方向の補正など、実務でほぼ必ず使う場面があります。

最小構成はそれぞれ次のとおりです。

cv::flip(src, dst, 1);                          // 左右反転
cv::rotate(src, dst, cv::ROTATE_90_CLOCKWISE);  // 時計回り 90°回転

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動作環境

• OpenCV 4.x
• C++17
• ビルド例: g++ -std=c++17 main.cpp $(pkg-config --cflags --libs opencv4)

環境構築がまだの方は環境構築ガイドを先にどうぞ。

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基本の使い方

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

int main()
{
    // 画像読み込み
    cv::Mat src = cv::imread("input.png");
    if (src.empty()) {
        std::cerr << "画像の読み込みに失敗しました" << std::endl;
        return -1;
    }

    cv::Mat flipped_h, flipped_v, flipped_both;
    cv::Mat rot90cw, rot90ccw, rot180;

    // ---- cv::flip ----
    // flipCode > 0: 左右反転（Y軸基準）
    cv::flip(src, flipped_h, 1);
    // flipCode == 0: 上下反転（X軸基準）
    cv::flip(src, flipped_v, 0);
    // flipCode < 0: 上下＋左右反転
    cv::flip(src, flipped_both, -1);

    // ---- cv::rotate ----
    // 時計回り 90°
    cv::rotate(src, rot90cw, cv::ROTATE_90_CLOCKWISE);
    // 反時計回り 90°（= 時計回り 270°）
    cv::rotate(src, rot90ccw, cv::ROTATE_90_COUNTERCLOCKWISE);
    // 180°回転
    cv::rotate(src, rot180, cv::ROTATE_180);

    // 結果を保存
    cv::imwrite("flipped_h.png",    flipped_h);
    cv::imwrite("flipped_v.png",    flipped_v);
    cv::imwrite("flipped_both.png", flipped_both);
    cv::imwrite("rot90cw.png",      rot90cw);
    cv::imwrite("rot90ccw.png",     rot90ccw);
    cv::imwrite("rot180.png",       rot180);

    std::cout << "src サイズ: " << src.size() << std::endl;
    std::cout << "rot90cw サイズ: " << rot90cw.size() << std::endl;

    return 0;
}

実行結果

src サイズ: [640 x 480]
rot90cw サイズ: [480 x 640]

90° 回転すると幅と高さが入れ替わることが確認できます。cv::flip はサイズを変えず、cv::rotate の 90°/270° 回転はサイズが転置される点に注意してください。

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引数と戻り値

cv::flip

void cv::flip(InputArray src, OutputArray dst, int flipCode);

引数	型	説明
src	InputArray	入力画像（チャンネル数・深度は任意）
dst	OutputArray	出力画像（src と同サイズ・同型）
flipCode	int	0: 上下反転 / > 0 (例: 1): 左右反転 / < 0 (例: -1): 両方向反転

戻り値: なし（void）

cv::rotate

void cv::rotate(InputArray src, OutputArray dst, int rotateCode);

引数	型	説明
src	InputArray	入力画像
dst	OutputArray	出力画像（90°/270° 時はサイズが転置）
rotateCode	int	cv::ROTATE_90_CLOCKWISE / cv::ROTATE_90_COUNTERCLOCKWISE / cv::ROTATE_180

cv::rotate の定数一覧（OpenCV 4.x 時点）:

定数	値	意味
cv::ROTATE_90_CLOCKWISE	0	時計回り 90°
cv::ROTATE_180	1	180°
cv::ROTATE_90_COUNTERCLOCKWISE	2	反時計回り 90°

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実践例

実践例 1: カメラ映像の上下反転（ミラー表示）

Webカメラや産業カメラの取り付け方向によっては、フレームを毎回反転させる必要があります。cv::flip はインプレース（src と dst を同一にする）にも対応しています。

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

int main()
{
    cv::VideoCapture cap(0);
    if (!cap.isOpened()) {
        std::cerr << "カメラのオープンに失敗しました" << std::endl;
        return -1;
    }

    cv::Mat frame;
    while (true) {
        cap >> frame;
        if (frame.empty()) break;

        // インプレースで左右反転（ミラー表示）
        cv::flip(frame, frame, 1);

        cv::imshow("Mirror", frame);
        if (cv::waitKey(1) == 'q') break;
    }

    cv::destroyAllWindows();
    return 0;
}

インプレース指定（src と dst が同じ Mat）は cv::flip では問題なく動作します。

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実践例 2: データ拡張で 4 方向の反転画像を生成

学習データを水増しする典型パターンです。元画像 1 枚から 4 枚生成します。

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

int main()
{
    cv::Mat src = cv::imread("input.png");
    if (src.empty()) {
        std::cerr << "画像の読み込みに失敗しました" << std::endl;
        return -1;
    }

    // flipCode と保存ファイル名の対応テーブル
    const std::vector<std::pair<int, std::string>> patterns = {
        {  1, "aug_lr.png"   },  // 左右反転
        {  0, "aug_ud.png"   },  // 上下反転
        { -1, "aug_both.png" },  // 両方向反転
    };

    // 元画像も含めて保存
    cv::imwrite("aug_orig.png", src);

    for (const auto& [code, filename] : patterns) {
        cv::Mat dst;
        cv::flip(src, dst, code);
        cv::imwrite(filename, dst);
        std::cout << filename << " を生成しました" << std::endl;
    }

    return 0;
}

実行すると次のように表示されます。

aug_lr.png を生成しました
aug_ud.png を生成しました
aug_both.png を生成しました

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つまずきポイント

⚠️ flipCode の符号を混同しやすい

0 が上下、正数が左右、負数が両方向という対応は直感と逆に感じる場合があります。覚え方の目安として「軸番号」で考えると整理しやすいです。

flipCode == 0  → X軸（水平軸）を基準に折り返す → 上下反転
flipCode == 1  → Y軸（垂直軸）を基準に折り返す → 左右反転
flipCode == -1 → 両軸 → 上下＋左右

コード中にマジックナンバーをそのまま書くと後から意味が分からなくなるため、コメントまたは名前付き定数を添えることを推奨します。

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⚠️ cv::rotate は 90°単位の整数回転しかできない

任意角度の回転には cv::warpAffine を使う必要があります。cv::rotate に整数以外の回転角を渡すことはできず、rotateCode には定数値（0/1/2）以外を渡しても定義された動作になりません。45° 回転などを実装したい場合は cv::warpAffine を選んでください。

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⚠️ 90°回転後のサイズを前提にした処理でクラッシュする

cv::rotate で 90° や 270° 回転した Mat は幅と高さが入れ替わります。その後の処理（ROI 切り出しや他画像との演算など）で元のサイズを前提にしているとアサーションエラーが発生します。回転後は必ず dst.size() を確認し、後続処理のサイズを合わせてください。

// ⚠️ rot90cw は縦横が反転しているのに src と同サイズで ROI を取ると assertion エラー
cv::Rect roi(0, 0, src.cols, src.rows);  // NG: rot90cw ではオーバー
cv::Mat cropped = rot90cw(roi);

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関連する関数

• cv::transpose — 行列の転置（対角線を基準に反転）。cv::flip + cv::transpose の組み合わせで任意方向の 90° 回転を再現できます。cv::rotate はその組み合わせのショートカット関数です
• cv::warpAffine — アフィン変換による任意角度の回転。cv::rotate が対応しない角度が必要なときはこちらを使います
• cv::copyMakeBorder の使い方【OpenCV/C++】〜画像に枠（パディング）を付ける〜 — 回転後の余白処理と組み合わせることがあります
• cv::add / addWeighted の使い方【OpenCV/C++】〜画像の加算・ブレンド合成〜 — 反転画像を合成する場面で併用します

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まとめ

• cv::flip は flipCode で上下・左右・両方向の反転を1関数でカバーし、インプレースにも対応します。
• cv::rotate は ROTATE_90_CLOCKWISE などの定数で 90° 単位の回転を簡潔に記述できます。
• 90°/270° 回転後はサイズが転置されるため、後続処理のサイズ前提に注意してください。