실습 1 — 채널 나누고 합치기

import cv2
import numpy as np

# 노을 그림을 읽는다. 연습용으로 도형을 그려 만든 가상의 그림이다
img = cv2.imread("ch04_scenes/sunset.png")
print("원본 모양:", img.shape)

# cv2.split: 채널마다 한 장씩 흑백 그림 세 장을 돌려준다(B, G, R 순서)
b, g, r = cv2.split(img)
print("나눈 모양:", b.shape, g.shape, r.shape)

# 해 한가운데(세로 140, 가로 200) 칸을 원본과 세 장에서 각각 읽어 견준다
print("원본의 한 칸:", [int(v) for v in img[140, 200]])
print("세 장에서 읽은 값:", int(b[140, 200]), int(g[140, 200]), int(r[140, 200]))

# 인덱싱으로 꺼낸 0번 채널은 원본을 보는 창(뷰)이다
view = img[:, :, 0]
# np.shares_memory: 두 배열이 같은 숫자 저장소를 쓰면 True
print("인덱싱은 원본과 저장소를 함께 쓰나:", np.shares_memory(view, img))
print("split 은 원본과 저장소를 함께 쓰나:", np.shares_memory(b, img))

# split 으로 받은 b 를 고쳐 본다: 왼쪽 위 칸을 0 으로
before = int(img[0, 0, 0])
b[0, 0] = 0
print(f"b 를 고친 뒤 원본의 같은 칸: {int(img[0, 0, 0])} (고치기 전 {before})")

# 인덱싱으로 받은 창을 고치면 원본도 바뀐다. 실험이 끝나면 되돌리려고 값을 기억해 둔다
saved = int(view[0, 0])
view[0, 0] = 0
print("view 를 고친 뒤 원본의 같은 칸:", int(img[0, 0, 0]))
view[0, 0] = saved   # 원본을 원래대로 되돌린다
b[0, 0] = saved      # b 도 원래대로 되돌린다

# cv2.merge: 흑백 그림 목록을 채널로 겹친다. 넣는 순서가 B, G, R 자리가 된다
merged = cv2.merge([b, g, r])
print("합친 모양:", merged.shape)
# np.array_equal: 모양과 모든 숫자가 같으면 True
print("원본과 같은가:", np.array_equal(merged, img))

# 순서를 [r, g, b] 로 넣으면 빨강과 파랑 자리가 바뀌어 원본과 달라진다
wrong = cv2.merge([r, g, b])
print("순서를 바꿔 합치면 같은가:", np.array_equal(wrong, img))
# 몇 칸이 달라졌는지 센다. 칸마다 세 숫자 가운데 하나라도 다르면 다른 칸이다
changed = int(np.any(wrong != img, axis=2).sum())
print(f"달라진 칸: {changed:,}칸 / {img.shape[0] * img.shape[1]:,}칸")

import matplotlib.pyplot as plt

# 그래프의 한글이 깨지지 않게 맑은 고딕을 쓰고, 빼기 기호가 네모로 나오지 않게 한다
plt.rcParams["font.family"] = "Malgun Gothic"
plt.rcParams["axes.unicode_minus"] = False

fig, axes = plt.subplots(1, 4, figsize=(11, 2.8))
panels = [("컬러 원본", cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB), None),
          ("B 채널", b, "gray"), ("G 채널", g, "gray"), ("R 채널", r, "gray")]
for ax, (title, arr, cmap) in zip(axes, panels):
    # vmin, vmax: 0 은 검정, 255 는 흰색으로 고정한다. 주지 않으면 채널마다 밝기 기준이 달라진다
    ax.imshow(arr, cmap=cmap, vmin=0, vmax=255)
    ax.set_title(title)
    ax.axis("off")
plt.tight_layout()
plt.show()