Cv2.BilateralFilter の使い方【OpenCV/C#（OpenCvSharp）】〜輪郭を残しながらノイズを除去する〜

Cv2.BilateralFilter は、エッジ（輪郭）を保持しながらノイズを除去できるフィルタです。通常のガウシアンブラーは均一にぼかすのに対し、バイラテラルフィルタは 空間的な近さ と 画素値の近さ の両方を考慮するため、エッジをつぶさずに平滑化できます。

最小構成のコード:

Cv2.BilateralFilter(src, dst, d: 9, sigmaColor: 75, sigmaSpace: 75);

動作環境

• OpenCV 4.x（OpenCvSharp4）
• .NET 8 コンソールアプリ
• NuGet: OpenCvSharp4 + OpenCvSharp4.runtime.win（Windows 実行時）

環境構築がまだの方は環境構築ガイドを先にどうぞ。

基本の使い方

using OpenCvSharp;

// 画像を読み込む
using var src = Cv2.ImRead("input.jpg", ImreadModes.Color);
if (src.Empty()) throw new Exception("画像の読み込みに失敗しました");

// 出力 Mat を準備
using var dst = new Mat();

// バイラテラルフィルタを適用
// d=9: フィルタの直径, sigmaColor=75: 色の許容範囲, sigmaSpace=75: 空間の広がり
Cv2.BilateralFilter(src, dst, d: 9, sigmaColor: 75, sigmaSpace: 75);

// 結果を保存
Cv2.ImWrite("output.jpg", dst);

Console.WriteLine("完了: output.jpg に保存しました");

実行すると、output.jpg にエッジを残したまま平滑化された画像が保存されます。

各行の解説

引数と戻り値

void Cv2.BilateralFilter(
    InputArray  src,
    OutputArray dst,
    int         d,
    double      sigmaColor,
    double      sigmaSpace,
    BorderTypes borderType = BorderTypes.Default
)

戻り値: なし（結果は dst に書き込まれる）

sigmaColor と sigmaSpace の目安

実践例

例1: グレースケール画像に適用する

バイラテラルフィルタはグレースケール画像にも対応しています。グレースケール変換については Cv2.CvtColor の使い方 も参照してください。

using OpenCvSharp;

using var src = Cv2.ImRead("input.jpg", ImreadModes.Color);
if (src.Empty()) throw new Exception("画像の読み込みに失敗しました");

// グレースケールに変換してからフィルタを適用
using var gray = new Mat();
using var dst  = new Mat();

Cv2.CvtColor(src, gray, ColorConversionCodes.BGR2GRAY);
Cv2.BilateralFilter(gray, dst, d: 9, sigmaColor: 75, sigmaSpace: 75);

Cv2.ImWrite("output_gray.jpg", dst);
Console.WriteLine("グレースケール版を保存しました");

例2: d=-1 で sigmaSpace から直径を自動決定する

処理範囲を固定せず sigmaSpace に任せる場合、d=-1 を指定するのが定石です。リアルタイム処理には向きませんが、パラメータ調整がシンプルになります。

using OpenCvSharp;

using var src = Cv2.ImRead("input.jpg", ImreadModes.Color);
if (src.Empty()) throw new Exception("画像の読み込みに失敗しました");

using var dst = new Mat();

// d=-1 で sigmaSpace から直径を自動計算
Cv2.BilateralFilter(src, dst, d: -1, sigmaColor: 75, sigmaSpace: 10);

Cv2.ImWrite("output_auto.jpg", dst);
Console.WriteLine("自動直径版を保存しました");

⚠️ d を大きくすると処理が非常に重くなります。リアルタイム処理では d=5 以下に抑えるか、代替として Cv2.GaussianBlur を検討してください。

つまずきポイント

⚠️ src と dst に同じ Mat を渡すと例外が出る

Cv2.BilateralFilter はインプレース処理（src == dst）に対応していません。必ず別の Mat を用意してください。

// NG: 同じ Mat を渡すと例外
Cv2.BilateralFilter(mat, mat, 9, 75, 75);

// OK: 別の Mat に出力する
using var dst = new Mat();
Cv2.BilateralFilter(mat, dst, 9, 75, 75);

⚠️ d を大きくすると処理が極端に遅くなる

d=15 以上は処理時間が急増します（計算量が直径の2乗に比例するため）。高品質が必要なバッチ処理では問題ありませんが、リアルタイム用途では d=5〜9 を上限の目安にしてください。

⚠️ 入力画像が 16ビット整数型だと動作しない

Cv2.BilateralFilter が受け付けるのは CV_8U（8ビット）または CV_32F（32ビット浮動小数点）です。16ビット画像（CV_16U）をそのまま渡すと例外になります。事前に ConvertTo で型変換してください。

// 16ビット → 8ビットに変換してから渡す
src.ConvertTo(src8u, MatType.CV_8UC3, 1.0 / 256);

関連する関数

• Cv2.GaussianBlur — 高速なガウシアンブラー。エッジ保持は不要で速度優先の場合に使う
• Cv2.MedianBlur — ごま塩ノイズに強いメディアンフィルタ
• Cv2.ImWrite の使い方【OpenCV/C#】〜画像をファイルに保存する〜 — 処理結果の保存
• Cv2.CvtColor の使い方【OpenCV/C#】色空間をグレースケール・HSVに変換する — グレースケール変換と組み合わせて使う場面が多い

まとめ

Cv2.BilateralFilter は、エッジを保ちながらノイズを除去したい場面で強力な選択肢です。sigmaColor と sigmaSpace の組み合わせで平滑化の強さを制御でき、グレースケール・カラー両対応です。処理コストが高いため、d の値はパフォーマンスを確認しながら調整してください。