실습 4 — 곧은 상자, 회전 상자, 최소 외접원

import cv2
import numpy as np
import pandas as pd

shapes = cv2.imread("ch12_shapes.png", cv2.IMREAD_GRAYSCALE)
contours, _ = cv2.findContours(shapes, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
# 작은 점을 빼고, 왼쪽 위 도형부터 차례로 놓는다(위 줄 y < 100, 아래 줄)
big = [c for c in contours if cv2.contourArea(c) >= 50]
big.sort(key=lambda c: (cv2.boundingRect(c)[1] >= 100, cv2.boundingRect(c)[0]))
names = ["네모", "원", "기운 네모", "세모", "도넛", "타원"]

rows = []
for name, c in zip(names, big):
    x, y, w, h = cv2.boundingRect(c)           # 곧은 상자: 왼쪽 위 x, y, 가로 w, 세로 h
    rows.append({"도형": name, "면적": cv2.contourArea(c), "곧은 상자": (x, y, w, h), "곧은 상자 넓이": w * h})
table = pd.DataFrame(rows).set_index("도형")
print(table)

rot_area, boxes = [], []
for c in big:
    rect = cv2.minAreaRect(c)                  # ((중심 x, y), (가로, 세로), 각도)
    (cx, cy), (rw, rh), angle = rect
    rot_area.append(round(rw * rh, 1))
    # boxPoints: 회전 상자의 꼭짓점 넷(실수) → 그리려고 반올림해 int32 로
    boxes.append(np.round(cv2.boxPoints(rect)).astype(np.int32))
    print(f"중심 ({round(cx, 1)}, {round(cy, 1)}), 크기 {round(max(rw, rh), 1)} × {round(min(rw, rh), 1)}")
table["회전 상자 넓이"] = rot_area

circles, circle_area = [], []
for c in big:
    (ox, oy), r = cv2.minEnclosingCircle(c)    # (중심 x, y), 반지름
    circles.append(((int(round(ox)), int(round(oy))), int(round(r))))
    circle_area.append(round(3.14 * r * r, 1))
table["외접원 반지름"] = [r for _, r in circles]
table["외접원 넓이"] = circle_area
# 곧은 상자가 회전 상자보다 몇 배 넓은가
table["곧은÷회전"] = (table["곧은 상자 넓이"] / table["회전 상자 넓이"]).round(2)
print(table[["면적", "곧은 상자 넓이", "회전 상자 넓이", "외접원 넓이", "곧은÷회전"]])

import matplotlib.pyplot as plt

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

canvas = cv2.cvtColor(shapes // 4, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
for c, box, (center, r) in zip(big, boxes, circles):
    x, y, w, h = cv2.boundingRect(c)
    # 곧은 상자(초록): 오른쪽 아래는 x + w - 1, y + h - 1
    cv2.rectangle(canvas, (x, y), (x + w - 1, y + h - 1), (0, 200, 0), 2)
    # 회전 상자(빨강): 꼭짓점 넷을 윤곽선 하나로 보고 그린다
    cv2.drawContours(canvas, [box], 0, (0, 0, 255), 2)
    # 외접원(파랑)
    cv2.circle(canvas, center, r, (255, 0, 0), 1)

plt.figure(figsize=(7, 5.2))
plt.imshow(cv2.cvtColor(canvas, cv2.COLOR_BGR2RGB))
plt.title("곧은 상자(초록), 회전 상자(빨강), 최소 외접원(파랑)")
plt.axis("off")
plt.show()