電動歯ブラシのここが汚れるの嫌すぎて、猫の手を借りた話【3Dプリンター × Python】

電動歯ブラシを使っている方なら分かると思うのですが、
「ブラシだけ地味に汚れる問題」　ありませんか？

毎回「なんだかイヤだな…」と思いながら洗っていたのですが、
ふと閃いたんです

“これ、かわいく解決できるのでは？”

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猫の手を借りられなかったので、3Dプリンターを借りた🐈

最初は「猫の手を借りよう！」と思いました。

• 近所の猫 → 借りられない
• 友達の猫 → 断られる
• 猫カフェの猫 → ビジネス猫（ビジネスでしか動かない）

という悲しい事実を受け入れ、
Blender で“従順な猫”を自作 → 3Dプリンターで造形

思ったよりメンチ切ってる顔になりましたが、それも愛嬌

しかし…3Dプリンター最大の悩みに直面する

かわいいのはいい。
でも フィラメント（色）が決まらない

• 最近フィラメント研究で多色買いしすぎた結果、逆に決まらない問題
• 「白？黒？ピンク？ゴールド？」
• フィラメント棚を前に30分悩む

3Dプリンター使っている人なら、
「造形より色選びで時間溶ける問題」
共感してもらえるはず

🔍 そもそもフィラメントって？

3Dプリンターで使う糸状の熱可塑性樹脂
種類によって扱いが全然違う

種類	特徴	オススメ度
PLA	扱いやすい / 色が多い	⭐⭐⭐⭐⭐
PETG	水・熱に強い / 若干扱いにクセ	⭐⭐⭐⭐
ABS	強いが反りやすい	⭐⭐

色も質感も多すぎる
→ 決まらん

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そこでエンジニア的思考が発動

「悩むならツール作ればよくない？」

対象物（猫の手）だけ色を変えて、
9色を 3×3 で一発比較するツールを Python で作ることにしました。

使った技術は以下の2つ：

• OpenCV（GrabCut） → 対象物だけくり抜く
• tkinter → デスクトップアプリ化

完成イメージはこちら👇

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#️⃣ ① GrabCut で対象物だけくり抜く（mask 作成）

写真から“猫だけ”抽出するために GrabCut を使用

import cv2
import numpy as np

def cutout_object(image):
    h, w = image.shape[:2]

    # ① 初期マスク（全画素＝背景仮定）
    mask = np.zeros((h, w), np.uint8)

    # ② GrabCut のバックグラウンド／前景モデル
    bgdModel = np.zeros((1, 65), np.float64)
    fgdModel = np.zeros((1, 65), np.float64)

    # ③ 画像全体を囲む矩形
    rect = (10, 10, w-20, h-20)

    # ④ GrabCut 実行
    cv2.grabCut(image, mask, rect, bgdModel, fgdModel, 5, cv2.GC_INIT_WITH_RECT)

    # ⑤ 0/1 の二値マスクへ変換
    mask_bin = np.where((mask == 2) | (mask == 0), 0, 1).astype("uint8")

    return mask_bin

◎ GrabCut を使う理由

• 矩形を与えるだけで背景を自動判定
• 輪郭抜きの手間がない
• 3Dプリント用の“単色オブジェクト”と相性が良い

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② 指定した色だけピンポイントで塗り替える

作ったマスクを使い、対象物だけ任意の色に塗り替えます
色はこんな感じで指定

def apply_background(original_img, mask, color):
    result = original_img.copy()

    # 色レイヤーを作成
    color_layer = np.zeros_like(original_img, dtype=np.uint8)
    color_layer[:] = color

    # mask を 3ch へ
    mask3 = mask[:, :, np.newaxis]

    # 背景は original、対象物だけ color を適用
    result = original_img * (1 - mask3) + color_layer * mask3

    return result.astype(np.uint8)

◎ 合成式の解説

• original_img * (1 - mask3) → 背景を残す
• color_layer * mask3 → 対象物だけ塗る
• 足すだけで透明合成と同じ効果が得られる

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③ 9色を 3×3 のグリッドでまとめる

def make_grid(images, size=(300, 300)):
    grid = np.zeros((size[1] * 3, size[0] * 3, 3), dtype=np.uint8)

    for idx, img in enumerate(images):
        r = idx // 3
        c = idx % 3
        img_resized = cv2.resize(img, size)
        grid[r*size[1]:(r+1)*size[1], c*size[0]:(c+1)*size[0]] = img_resized

    return grid

◎ この形式のメリット

• 「色比較投稿」みたいで見やすい
• 3×3 以外にも拡張が容易

完成：Pythonで色比較ツールを作ってフィラメント迷宮から脱出した

結果、
フィラメントの色選びが一瞬で終わるようになりました
同じモデルを別色で印刷するときにも便利

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✅ このアプリの応用例

• 3Dプリンターのフィラメント色比較
• プロダクトデザインの色検討
• ロゴ・アイコンのカラーテーマ生成
• UI デザインのカラーパレット確認
• ゲーム素材の色差分自動生成
• ハンドメイド作品のカラー提案

GrabCut × 色変換 × グリッド化 は デザイン系の汎用パターン として使える！！！

最後に

日常のモヤモヤを、
技術で便利に・かわいく解決できる
そんな体験をもっと共有できたら嬉しいです💌

全体コード

全体コードはこちら↓

python

import cv2
import numpy as np
import tkinter as tk
from tkinter import filedialog
from PIL import Image, ImageTk
import os

# ------------------------
#  対象物をくり抜く関数（GrabCut）
# ------------------------
def cutout_object(image):
    h, w = image.shape[:2]
    mask = np.zeros((h, w), np.uint8)

    rect = (10, 10, w-20, h-20)
    bgdModel = np.zeros((1, 65), np.float64)
    fgdModel = np.zeros((1, 65), np.float64)

    cv2.grabCut(image, mask, rect, bgdModel, fgdModel, 5, cv2.GC_INIT_WITH_RECT)

    # mask2 = 1（前景） / 0（背景）
    mask2 = np.where((mask == 2) | (mask == 0), 0, 1).astype("uint8")

    return mask2


# ------------------------
#  対象物部分に色を入れる
# ------------------------
def apply_background(original_img, mask, color):
    result = original_img.copy()

    # 色レイヤー
    color_layer = np.zeros_like(original_img, dtype=np.uint8)
    color_layer[:] = color

    mask3 = mask[:, :, np.newaxis]  # 3ch化

    # 対象物（mask=1）だけ色で塗る
    result = original_img * (1 - mask3) + color_layer * mask3

    return result.astype(np.uint8)


# ------------------------
#  3×3 に並べて1枚の画像へ
# ------------------------
def make_grid(images, size=(300, 300)):
    grid = np.zeros((size[1] * 3, size[0] * 3, 3), dtype=np.uint8)

    for idx, img in enumerate(images):
        r = idx // 3
        c = idx % 3
        img_resized = cv2.resize(img, size)
        grid[r * size[1]:(r + 1) * size[1], c * size[0]:(c + 1) * size[0]] = img_resized

    return grid


# ------------------------
#  GUIの動作
# ------------------------
def select_file():
    global original_img, selected_path
    path = filedialog.askopenfilename(
        filetypes=[
            ("PNG files", "*.png"),
            ("JPG files", "*.jpg"),
            ("JPEG files", "*.jpeg"),
            ("All Image Files", "*.png;*.jpg;*.jpeg"),
            ("All Files", "*.*")
        ]
    )
    if not path:
        return

    selected_path = path
    original_img = cv2.imread(path)
    label_file.config(text=f"選択中: {path}")


def run_process():
    if original_img is None:
        label_file.config(text="画像がありません")
        return

    label_result.config(text="進行中…（1/4）くり抜き処理中..")
    root.update()

    # 1. 対象物のマスク
    mask = cutout_object(original_img)

    label_result.config(text="進行中…（2/4）色の読み込み..")
    root.update()

    # 2. カラーの読み込み
    colors = []
    for entry in color_entries:
        txt = entry.get().strip()
        if txt:
            try:
                rgb = tuple(map(int, txt.split(",")))
                if len(rgb) == 3:
                    colors.append(rgb[::-1])  # BGRへ変換
            except:
                pass

    if not colors:
        colors = [(255, 255, 255)]  # デフォルト白

    # 3. 色塗り画像を生成
    label_result.config(text="進行中…（3/4）画像生成中..")
    root.update()

    created_images = []
    for col in colors[:9]:
        out = apply_background(original_img, mask, col)
        created_images.append(out)

    # 足りないところは白で埋める
    while len(created_images) < 9:
        created_images.append(np.ones_like(original_img) * 255)

    # 4. グリッド化
    label_result.config(text="進行中…（4/4）グリッド生成中..")
    root.update()

    grid_img = make_grid(created_images)

    # 出力パス（元画像と同じ場所）
    out_path = os.path.join(os.path.dirname(selected_path), "result_grid.png")
    cv2.imwrite(out_path, grid_img)

    label_result.config(text=f"完了！結果を保存しました → {out_path}")


# ------------------------
#  Tkinter GUI
# ------------------------
root = tk.Tk()
root.title("Color choice🐈")

original_img = None
selected_path = ""

frame = tk.Frame(root)
frame.pack(padx=10, pady=10)

btn = tk.Button(frame, text="画像を選択", command=select_file)
btn.grid(row=0, column=0, sticky="w")

label_file = tk.Label(frame, text="ファイル未選択")
label_file.grid(row=1, column=0, sticky="w")

# 色入力欄（最大9個）
tk.Label(frame, text="対象物に塗る色 (R,G,B) を最大9色入力").grid(row=2, column=0, pady=5)

color_entries = []
for i in range(9):
    e = tk.Entry(frame, width=20)
    e.grid(row=3 + i, column=0)
    color_entries.append(e)

btn_run = tk.Button(frame, text="実行", command=run_process)
btn_run.grid(row=12, column=0, pady=10)

label_result = tk.Label(frame, text="")
label_result.grid(row=13, column=0)

root.mainloop()