실습 3 — 기울기 크기 합치기와 선만 남기기

import cv2
import numpy as np

img = cv2.imread("ch10_shapes.png", cv2.IMREAD_GRAYSCALE)
gx = cv2.Sobel(img, cv2.CV_64F, 1, 0, ksize=3)
gy = cv2.Sobel(img, cv2.CV_64F, 0, 1, ksize=3)

# magnitude: 칸마다 √(gx² + gy²)
mag = cv2.magnitude(gx, gy)

# 네모의 왼쪽 위 모서리(세로 40, 가로 60): 두 방향이 함께 바뀐다
x, y = float(gx[40, 60]), float(gy[40, 60])
print("gx, gy:", int(x), int(y))
print("손계산 √(gx² + gy²):", round((x ** 2 + y ** 2) ** 0.5, 1))
print("cv2.magnitude:", round(float(mag[40, 60]), 1))

# np.sqrt 로 그림 전체를 계산해도 같은지 본다. allclose: 끝자리 작은 차이는 같다고 본다
print("np.sqrt 와 같은가:", np.allclose(mag, np.sqrt(gx ** 2 + gy ** 2)))
print("크기의 가장 큰 값:", round(float(mag.max()), 1))

# addWeighted(그림1, 무게1, 그림2, 무게2, 더할 값): 그림1×무게1 + 그림2×무게2 + 더할 값
approx = cv2.addWeighted(np.abs(gx),   # 그림1: 가로 기울기의 절댓값
                         0.5,          # 무게1
                         np.abs(gy),   # 그림2: 세로 기울기의 절댓값
                         0.5,          # 무게2
                         0)            # 더할 값

# 원의 테두리(밝기 차이 90)에서 세 자리를 견준다: 왼쪽(곧은 세로), 위(곧은 가로), 왼쪽 위(45도 비스듬)
# 왼쪽 위 (52, 202) 는 원의 가운데 (80, 230) 에서 왼쪽 위 대각선으로 반지름만큼 간 자리다
spots = {"왼쪽": (80, 190), "위": (40, 230), "왼쪽 위": (52, 202)}
for name, (yy, xx) in spots.items():
    print(f"{name} ({yy}, {xx}): gx {int(gx[yy, xx])}, gy {int(gy[yy, xx])}")
for name, (yy, xx) in spots.items():
    m, a = float(mag[yy, xx]), float(approx[yy, xx])
    print(f"{name} ({yy}, {xx}): 크기 {m:.1f}, 어림값 {a:.1f}, 어림값/크기 {a / m:.3f}")

# 크기가 기준을 넘으면 255, 아니면 0 인 경계 지도
for t in (50, 100, 200, 400):
    edges_t = np.where(mag > t, 255, 0).astype(np.uint8)
    print(f"기준 {t}: 경계 칸 {int((edges_t == 255).sum())}, 비율 {float((edges_t == 255).mean()):.3f}")

# 기준 100 의 경계 지도를 저장한다
edges = np.where(mag > 100, 255, 0).astype(np.uint8)
print("저장:", cv2.imwrite("out_ch10_edges.png", edges))

import matplotlib.pyplot as plt

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

# 두 그림을 같은 배율로 줄여 견준다: 크기의 가장 큰 값이 255 가 되게
alpha = 255 / mag.max()
fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(12, 3.4))
panels = [("magnitude (√)", cv2.convertScaleAbs(mag, alpha=alpha)),
          ("addWeighted (어림값)", cv2.convertScaleAbs(approx, alpha=alpha)),
          ("경계 지도 (크기 > 100)", edges)]
for ax, (title, arr) in zip(axes, panels):
    ax.imshow(arr, cmap="gray", vmin=0, vmax=255)
    ax.set_title(title)
    ax.axis("off")
plt.tight_layout()
plt.show()