실습 2 — 세 가지 찾는 방식과 hierarchy 읽기

import cv2
import numpy as np

# 도넛, 구멍 속에 점이 든 액자, 꽉 찬 원이 있는 가상의 이진 그림
nested = cv2.imread("ch12_nested.png", cv2.IMREAD_GRAYSCALE)

found = {}
for name in ["RETR_EXTERNAL", "RETR_LIST", "RETR_TREE"]:
    # getattr(cv2, "RETR_LIST") 는 cv2.RETR_LIST 와 같다. 이름을 글자로 돌리려고 쓴다
    contours, hierarchy = cv2.findContours(nested, getattr(cv2, name), cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
    found[name] = (contours, hierarchy)
    # 부모 칸(넷째)이 -1 인 윤곽선 = 가장 바깥의 윤곽선
    outer = int((hierarchy[0][:, 3] == -1).sum())
    print(f"{name:13}: 윤곽선 {len(contours)}개, 부모가 없는 것 {outer}개")

import pandas as pd

contours, hierarchy = found["RETR_TREE"]
rows = []
for i, (nxt, prev, child, parent) in enumerate(hierarchy[0]):
    # 층: 부모를 따라 올라가며 몇 번 올라가야 -1 이 되는지 센다
    depth, p = 0, parent
    while p != -1:
        depth, p = depth + 1, hierarchy[0][p][3]
    x, y, w, h = cv2.boundingRect(contours[i])
    rows.append({"번호": i, "다음": int(nxt), "이전": int(prev), "첫 자식": int(child),
                 "부모": int(parent), "층": depth, "면적": cv2.contourArea(contours[i]),
                 "상자 왼쪽 x": x})
tree = pd.DataFrame(rows)
print(tree.to_string(index=False))

# 층이 홀수(1, 3, ...)인 윤곽선 = 구멍의 테두리
holes = tree[tree["층"] % 2 == 1]
print("구멍의 수:", len(holes))

# 도넛: 상자 왼쪽 x 가 가장 작은 바깥 윤곽선. 그 첫 자식이 구멍이다
donut = tree[tree["층"] == 0].sort_values("상자 왼쪽 x").iloc[0]
hole_area = tree.loc[tree["번호"] == donut["첫 자식"], "면적"].iloc[0]
print("도넛 바깥 면적:", donut["면적"])
print("구멍 면적:", hole_area)
print("구멍을 뺀 넓이:", donut["면적"] - hole_area)
# 손계산: 3.14 × (45 × 45 - 22 × 22)
print("손계산:", round(3.14 * (45 * 45 - 22 * 22), 1), "/ 흰 칸 수:", int((nested[:, :110] > 0).sum()))

import matplotlib.pyplot as plt

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

# 층 0 은 초록, 1 은 빨강, 2 는 파랑(B, G, R)
colors = {0: (0, 160, 0), 1: (0, 0, 255), 2: (255, 0, 0)}
canvas = cv2.cvtColor(nested // 3, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
for i, c in enumerate(contours):
    cv2.drawContours(canvas, contours, i, colors[int(tree.loc[i, "층"])], 3)

ext = cv2.cvtColor(nested // 3, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
cv2.drawContours(ext, found["RETR_EXTERNAL"][0], -1, (0, 160, 0), 3)

fig, axes = plt.subplots(1, 2, figsize=(10, 2.9))
axes[0].imshow(cv2.cvtColor(ext, cv2.COLOR_BGR2RGB))
axes[0].set_title("RETR_EXTERNAL: 바깥만")
axes[1].imshow(cv2.cvtColor(canvas, cv2.COLOR_BGR2RGB))
axes[1].set_title("RETR_TREE: 층 0 초록, 1 빨강, 2 파랑")
for ax in axes:
    ax.axis("off")
plt.tight_layout()
plt.show()