cv::hconcat / vconcat の使い方【OpenCV/C++】〜画像を連結する〜

cv::hconcat は複数の cv::Mat を水平方向（横並び）に、cv::vconcat は垂直方向（縦並び）に結合する関数です。処理前後の比較画像を並べたり、複数カメラ映像をタイル表示したりといった場面で頻繁に使います。

最小コードは次の通りです。

cv::Mat result;
cv::hconcat(left, right, result);   // 横に並べる
cv::vconcat(top, bottom, result);   // 縦に並べる

動作環境
基本の使い方
1. 行ごとの解説
引数と戻り値
1. cv::hconcat
2. cv::vconcat
実践例
1. 処理前後を横並びで比較する
2. 4枚をグリッド（2×2）表示する
つまずきポイント
関連する関数
まとめ

動作環境

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

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

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

int main()
{
    // サンプル用にソリッドカラーの画像を生成
    cv::Mat img_blue(200, 300, CV_8UC3, cv::Scalar(255, 0, 0));
    cv::Mat img_green(200, 300, CV_8UC3, cv::Scalar(0, 255, 0));
    cv::Mat img_red(200, 300, CV_8UC3, cv::Scalar(0, 0, 255));

    // --- 水平連結（横並び）---
    cv::Mat h_result;
    cv::hconcat(img_blue, img_green, h_result); // 2枚を横に連結
    cv::imshow("hconcat: blue | green", h_result);

    // --- 3枚以上は std::vector を使う ---
    std::vector<cv::Mat> imgs = {img_blue, img_green, img_red};
    cv::Mat h_triple;
    cv::hconcat(imgs, h_triple); // 3枚を横に連結
    cv::imshow("hconcat: blue | green | red", h_triple);

    // --- 垂直連結（縦並び）---
    cv::Mat v_result;
    cv::vconcat(img_blue, img_green, v_result);
    cv::imshow("vconcat: blue / green", v_result);

    cv::waitKey(0);
    return 0;
}

実行結果:

ウィンドウ "hconcat: blue | green"  → 横 600px × 縦 200px のウィンドウ（左半分が青、右半分が緑）
ウィンドウ "hconcat: blue | green | red" → 横 900px × 縦 200px（青・緑・赤が横並び）
ウィンドウ "vconcat: blue / green"  → 横 300px × 縦 400px（上が青、下が緑）

行ごとの解説

cv::hconcat(src1, src2, dst) — 2引数版。内部では src1 と src2 の行数・チャンネル数が一致しているかを検証し、横方向に並べた新しい Mat を dst に書き出します。
cv::hconcat(vector<Mat>, dst) — std::vector<cv::Mat> を渡すと任意枚数を一度に連結できます。vconcat も同様です。
生成した Mat のサイズは hconcat なら (rows, sum_of_cols)、vconcat なら (sum_of_rows, cols) になります。

引数と戻り値

cv::hconcat

引数	型	説明
`src1`	`InputArray`	1枚目の入力画像
`src2`	`InputArray`	2枚目の入力画像
`dst`	`OutputArray`	出力画像（横に結合された結果）

または

引数	型	説明
`src`	`InputArrayOfArrays`	連結する画像の配列（`std::vector<cv::Mat>` 等）
`dst`	`OutputArray`	出力画像

戻り値: なし（void）

cv::vconcat

hconcat と同じシグネチャで、方向が垂直になります。

実践例

処理前後を横並びで比較する

画像処理の結果確認でよく使うパターンです。入力画像とフィルタ適用後の画像を横に並べて一つのウィンドウで確認できます。

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

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

    // グレースケール変換してから3チャンネルに戻す（hconcat は型を揃える必要がある）
    cv::Mat gray, gray_bgr;
    cv::cvtColor(src, gray, cv::COLOR_BGR2GRAY);
    cv::cvtColor(gray, gray_bgr, cv::COLOR_GRAY2BGR); // チャンネル数を src に合わせる

    // 横並びで比較
    cv::Mat compare;
    cv::hconcat(src, gray_bgr, compare);

    cv::imshow("Before | After", compare);
    cv::waitKey(0);
    return 0;
}

実行結果:

"Before | After" ウィンドウに元画像（カラー）とグレースケール画像が横並びで表示されます。
ウィンドウ幅は元画像の2倍になります。

4枚をグリッド（2×2）表示する

hconcat と vconcat を組み合わせると格子状のタイル表示が作れます。

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

int main()
{
    // 4枚分の画像をロード（実運用ではカメラ映像などを想定）
    std::vector<std::string> paths = {"img0.jpg", "img1.jpg", "img2.jpg", "img3.jpg"};
    std::vector<cv::Mat> imgs;

    const cv::Size tile_size(320, 240); // タイルサイズを統一

    for (const auto& p : paths) {
        cv::Mat m = cv::imread(p);
        if (m.empty()) {
            std::cerr << "読み込み失敗: " << p << std::endl;
            return 1;
        }
        cv::Mat resized;
        cv::resize(m, resized, tile_size); // サイズを揃えないと連結できない
        imgs.push_back(resized);
    }

    // 上段: imgs[0] | imgs[1]、下段: imgs[2] | imgs[3]
    cv::Mat row0, row1, grid;
    cv::hconcat(imgs[0], imgs[1], row0);
    cv::hconcat(imgs[2], imgs[3], row1);
    cv::vconcat(row0, row1, grid);

    cv::imshow("2x2 Grid", grid);
    cv::waitKey(0);
    return 0;
}

実行結果:

640×480 のウィンドウに 4 枚の画像が 2×2 で並んで表示されます。

つまずきポイント

⚠️ サイズ・型が一致しないと assertion で落ちる

hconcat は行数（rows）とチャンネル数・深度が全画像で一致していないと実行時 assertion error になります。vconcat は列数（cols） が一致している必要があります。

// hconcat なら rows・型が異なると assertion 失敗
// vconcat なら cols・型が異なると assertion 失敗

対策として、連結前に cv::resize でサイズを統一し、cv::cvtColor でチャンネル数を揃えてください（グレースケールとカラーの混在に注意）。

⚠️ グレースケール（1ch）とカラー（3ch）を混在させると型エラー

よくあるミスは cv::imread で読んだカラー画像と cv::cvtColor で作ったグレースケール画像をそのまま連結しようとするケースです。チャンネル数が異なるため assertion で落ちます。

// NG: gray は CV_8UC1、src は CV_8UC3
cv::hconcat(src, gray, result);

// OK: gray を BGR に戻してから連結
cv::cvtColor(gray, gray_bgr, cv::COLOR_GRAY2BGR);
cv::hconcat(src, gray_bgr, result);