실습 3 — 면적, 둘레, 무게중심 재기

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)

rows = []
for c in contours:
    area = cv2.contourArea(c)                  # 면적: 점을 이은 도형의 넓이
    if area < 50:                              # 작은 점 둘은 이 실습에서 뺀다
        continue
    m = cv2.moments(c)                         # 모멘트: m00(넓이), m10, m01(좌표의 합)
    rows.append({"면적": area,
                 "둘레": round(cv2.arcLength(c, True), 1),   # True: 닫힌 둘레
                 "cx": round(m["m10"] / m["m00"], 1),        # x 좌표 평균
                 "cy": round(m["m01"] / m["m00"], 1)})       # y 좌표 평균
table = pd.DataFrame(rows)
# 위쪽 줄(cy 100 미만)부터, 같은 줄에서는 왼쪽부터 번호를 매긴다
table = table.sort_values(["cy", "cx"], key=lambda s: s // 100 if s.name == "cy" else s)
table.index = ["네모", "원", "기운 네모", "세모", "도넛", "타원"]
print(table)

# 네모는 가로 80칸, 세로 50칸으로, 원은 반지름 35 로 칠했다
checks = [
    ("네모 흰 칸 수", int((shapes[20:70, 20:100] > 0).sum()), 80 * 50),
    ("네모 면적", table.loc["네모", "면적"], 79 * 49),
    ("네모 둘레", table.loc["네모", "둘레"], 2 * (79 + 49)),
    ("원 흰 칸 수", int((shapes[15:96, 130:211] > 0).sum()), round(3.14 * 35 * 35, 1)),
    ("원 면적", table.loc["원", "면적"], round(3.14 * 35 * 35, 1)),
    ("원 둘레", table.loc["원", "둘레"], round(2 * 3.14 * 35, 1)),
]
for name, measured, by_hand in checks:
    print(f"{name:8}: 잰 값 {measured:7} / 손계산 {by_hand:7}")

# 작은 점 둘(반지름 2, 1)은 contourArea 와 흰 칸 수가 크게 다르다
for c in contours:
    area = cv2.contourArea(c)
    if area >= 50:
        continue
    x, y, w, h = cv2.boundingRect(c)
    pixels = int((shapes[y:y + h, x:x + w] > 0).sum())     # 상자 안의 흰 칸 수
    # moments(그림, binaryImage=True): 그림의 흰 칸으로 잰 모멘트. m00 이 흰 칸 수다
    m = cv2.moments(shapes[y:y + h, x:x + w], binaryImage=True)
    print(f"상자 {(x, y, w, h)}: contourArea {area}, 흰 칸 {pixels}, 그림 모멘트 m00 {m['m00']}")

import matplotlib.pyplot as plt

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

canvas = cv2.cvtColor(shapes // 3, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
cv2.drawContours(canvas, contours, -1, (0, 0, 255), 1)
for name, row in table.iterrows():
    center = (int(round(row["cx"])), int(round(row["cy"])))
    # circle(그림, 중심, 반지름, 색, 두께 -1 = 채우기)
    cv2.circle(canvas, center, 4, (0, 255, 255), -1)

plt.figure(figsize=(6, 4.5))
plt.imshow(cv2.cvtColor(canvas, cv2.COLOR_BGR2RGB))
plt.title("도형마다 무게중심(노란 점)")
plt.axis("off")
plt.show()