画像を読み込んで画素値を見てそれを別の値に書き換える・・・ということがやりたいことの全てならOpenCVを使うまでもありません。unz.horiさんコメントにあるようにBufferedImageなどJavaの標準ライブラリーの中の機能で充分と思います。
そうではなく様々な画像処理機能が必要ならOpenCVを用いたプログラミングが有力な方法の一つだろうと思います。
さてOpenCVはC/C++で実装された画像処理ライブラリーですが、画像の実体などはJavaのdouble型配列として格納されているわけではないと思います。おそらくはそもそもJVMが管理するヒープ上ではない場所にあるのかも知れません。つまりgetで取り出した結果の画素値(Javaのdoubleの配列)は実際の画像データの値のコピーにしかすぎないと思います。
それを踏まえれば返されたdoubleの配列の中身を書き換えても大元の画像内にある画素値を変更することにはならないであろうと想像できます。
Javaのラッパークラスorg.opencv.core.Matに「画素を取り出す機能」があるなら機能の完備性から考えて「画素値を設定する機能」があるだろうと想像できます。そんなときはリファレンスをみるとわりとあっさりgetの反対の機能putがあることに気づけます。
ご参考:
「opencv java リファレンス」で検索するとヒットするページ
https://docs.opencv.org/java/3.1.0/
「上記から辿ったMapクラスのリファレンスページ」
https://docs.opencv.org/java/3.1.0/org/opencv/core/Mat.html
なお、上記リファレンスみると
double[] data = mat.get(x, y);
だけでなく、
double[] data=new double[3]; ... mat.get(x, y, data);
のように配列を一々新たに生成せずに使いまわすような方法も使えることがわかります。getで取り出してそれを加工しputし・・・というのを繰り返すなら2番目のgetメソッドを使った方がメモリーの消費量が少なくできそうです。
余談:
質問者さんはリファレンスをお読みになっていないように思います。もしそうならリファレンスを読むことを習慣づけることをおすすめします。
初学者の方にとってリファレンス(特に英語で書かれたもの)を見るのは敷居が高いでしょうが、プログラミングをするなら例え英語でもリファレンス(仕様書)を読む努力をすることは価値があるはずです。最初は苦労しますが拾い読みでもよいので読む努力を続けましょう。まぁまぁ読めるようにはなるものです。そうなればしめたものでプログラミングがぐっとラクチンになりますよ。