실습 3 — 열기로 흰 잡티 지우기

import cv2
import numpy as np

clean = cv2.imread("ch09_letters_clean.png", cv2.IMREAD_GRAYSCALE)

# 씨앗 911 로 고정한 난수: 몇 번을 돌려도 같은 자리에 잡티가 생긴다
rng = np.random.default_rng(911)
noisy = clean.copy()                     # copy 하지 않으면 원본에도 점이 찍힌다
h, w = noisy.shape
for _ in range(60):
    x, y = int(rng.integers(0, w)), int(rng.integers(0, h))
    r = int(rng.integers(1, 3))          # 반지름 1 또는 2 칸
    cv2.circle(noisy, (x, y), r, 255, -1)    # -1: 속을 채운 원

def blobs(binary):
    return cv2.connectedComponents(binary)[0] - 1

print("본래 글자의 흰 덩어리:", blobs(clean))
print("잡티 그림의 흰 덩어리:", blobs(noisy))
print("본래 글자와 다른 칸:", int((noisy != clean).sum()))

results = {}
for k in [3, 5, 7]:
    se = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (k, k))
    # MORPH_OPEN: 침식한 뒤 같은 도장으로 팽창
    results[k] = cv2.morphologyEx(noisy,            # 그림
                                  cv2.MORPH_OPEN,   # 연산 종류: 열기
                                  se)               # 구조 요소
    out = results[k]
    print(f"열기 {k}×{k}: 흰 덩어리 {blobs(out):2}, 본래 글자와 다른 칸 {int((out != clean).sum())}")

se5 = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_RECT, (5, 5))
eroded = cv2.erode(noisy, se5)
# 침식만 하면 잡티는 지워지지만 글자도 가늘어진다. 흰 칸 수로 견준다
print("본래 글자 흰 칸:", int((clean == 255).sum()))
print("침식 5×5 만 :", int((eroded == 255).sum()), "/ 흰 덩어리", blobs(eroded))
print("열기 5×5    :", int((results[5] == 255).sum()), "/ 흰 덩어리", blobs(results[5]))

# 열기 5×5 결과를 다음에 쓸 수 있게 저장한다
cv2.imwrite("out_ch09_opened.png", results[5])
print("저장: out_ch09_opened.png")

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams["font.family"] = "Malgun Gothic"
plt.rcParams["axes.unicode_minus"] = False

panels = [("잡티 그림", noisy), ("침식 5×5 만", eroded)] + [(f"열기 {k}×{k}", results[k]) for k in [3, 5, 7]]
panels.append(("본래 글자", clean))
fig, axes = plt.subplots(2, 3, figsize=(12, 4.2))
for ax, (title, im) in zip(axes.flat, panels):
    ax.imshow(im, cmap="gray", vmin=0, vmax=255)
    ax.set_title(f"{title} (덩어리 {blobs(im)})")
    ax.axis("off")
plt.tight_layout()
plt.show()