白黒画像を任意のカラー画像に変換したい

Question

白黒画像（2値化画像）のうち、白色（255）の場所だけ、
自分で指定した色に変換し、カラー画像として保存する方法が知りたいです。

以下のコードで実際、2値化画像で白色だった部分を赤色に変換することは
できるのですが、for文を多用しているがために計算コストがかかってしまうので、
この方法より、簡単にできる方法をご存じの方がいらっしゃいましたら、
教えてください。よろしくお願いいたします。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

img = skimage.io.imread('tamesi.jpg')
#img.shape　#画像のサイズは(1000, 1000)

data_3d = np.zeros([1000, 1000, 3])#3次元の空の配列を定義

for m in range(0, 1000):
        for n in range(0, 1000):
            if img[m][n] == 255:
                data_3d[m][n][0] = 255
                data_3d[m][n][1] = 0
                data_3d[m][n][2] = 0
            
            else:
                data_3d[m][n][0] = 0
                data_3d[m][n][1] = 0
                data_3d[m][n][2] = 0

plt.imshow(data_3d)

Answer 1

画像データの形が(幅,高さ)なのであれば、以下のように簡潔に記載できます。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from skimage import io

# テストデータ
img = io.imread('test.jpg')
img = img[:,:,0].reshape(img.shape[:2])
print(img.shape) # (240, 320)

red = (img == 255)
img = np.zeros(list(img.shape) + [3])
img[red] = [255,0,0]

io.imshow(img)
plt.show()

以前の回答

python，OpenCV，numpyによる色抽出・変換の回答がそのまま適用できそうです。
なお、元画像がJPEGなので、圧縮ぐあいによっては厳密に色が一致しない場合があることに注意ください。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from skimage import io

img = io.imread('test.jpg')
print(img.shape) # 
img = img[:,:,:3] # アルファチャンネル除去

img[np.logical_and.reduce(img == [255,255,255], axis=2)] = [255,0,0]

io.imshow(img)
plt.show()

test.jpg

結果

Comments

[masukin]

とても丁寧にご回答いただき、ありがとうございます。
一点だけ、お伺いしたいのですが、
コード中のimgのデータの形が[1000, 1000, 3]の場合は、
ご教授いただいたコードで赤色に変換することができたのですが、
imgのデータの形が[1000, 1000]の場合、エラーになってしまいます。
（私の投稿時の書き方が分かりにくかったかと思います。）
このエラーを解決するためには、どのように変えたらいいでしょうか。
大変申し訳ございませんが、もしよろしければ教えていただけないでしょうか。

[can110]

データの形にあわせて回答を修正しました。

[masukin]

ありがとうございます。
無事赤色に変換することができました。
大変助かりました！！！