실습 1 — approxPolyDP 로 꼭짓점 세기

import cv2
import numpy as np
import pandas as pd

# 도형 판을 읽는다. 어두운 바탕에 도형 8개를 그린 연습용 가상 그림이다
img = cv2.imread("ch13_shapes.png")
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
# 바탕(밝기 40)보다 밝은 곳을 흰색으로: 도형만 흰색인 이진 그림
_, binary = cv2.threshold(gray, 60, 255, cv2.THRESH_BINARY)

# 12차시에서 본 대로 바깥 윤곽선만, 곧은 변의 점은 줄여서 찾는다
contours, _ = cv2.findContours(binary, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

# 12차시에서 본 것처럼 찾은 차례는 위치 순서가 아니므로, 위 줄 → 아래 줄, 왼쪽 → 오른쪽 순서로 늘어놓는다
# boundingRect 의 y 를 100 으로 나눈 몫이 줄 번호(0 또는 1), x 가 줄 안의 순서
contours = sorted(contours, key=lambda c: (cv2.boundingRect(c)[1] // 100, cv2.boundingRect(c)[0]))
# 그림을 만들 때 놓은 자리 순서의 이름
names = ["원", "세모", "네모", "막대", "별", "초승달", "팔각형", "기운 네모"]
print("찾은 윤곽선:", len(contours))
for name, c in zip(names, contours):
    print(f"{name}: 윤곽선 점 {len(c)}개, 넓이 {int(cv2.contourArea(c))}")

rows = []
for name, c in zip(names, contours):
    # arcLength(윤곽선, 닫힌 선인가): 둘레 길이
    peri = cv2.arcLength(c, True)
    # approxPolyDP(윤곽선, epsilon, 닫힌 선인가): 둘레의 1% 까지 비뚤어져도 곧은 선으로 본다
    approx = cv2.approxPolyDP(c, 0.01 * peri, True)
    rows.append({"도형": name, "둘레": round(peri, 1), "epsilon": round(0.01 * peri, 2),
                 "윤곽선 점": len(c), "꼭짓점": len(approx)})

print(pd.DataFrame(rows).to_string(index=False))

# epsilon = 비율 × 둘레. 비율 다섯 가지로 꼭짓점 수가 어떻게 바뀌는지 본다
ratios = [0.005, 0.01, 0.02, 0.04, 0.08]
table = {}
for name, c in zip(names, contours):
    peri = cv2.arcLength(c, True)
    table[name] = [len(cv2.approxPolyDP(c, r * peri, True)) for r in ratios]

# 줄은 도형, 칸은 비율인 표
sweep = pd.DataFrame(table, index=[f"비율 {r}" for r in ratios]).T
print(sweep.to_string())

import matplotlib.pyplot as plt

# 그래프의 한글이 깨지지 않게 맑은 고딕을 쓰고, 빼기 기호가 네모로 나오지 않게 한다
plt.rcParams["font.family"] = "Malgun Gothic"
plt.rcParams["axes.unicode_minus"] = False

fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(11, 3.2))
for ax, r in zip(axes, [0.005, 0.02, 0.08]):
    # 원본을 지키려고 복사본에 그린다
    canvas = img.copy()
    for c in contours:
        approx = cv2.approxPolyDP(c, r * cv2.arcLength(c, True), True)
        # polylines(그림, [점들], 닫을까, 색, 두께): 근사 다각형을 흰 선으로 잇는다
        cv2.polylines(canvas, [approx], True, (255, 255, 255), 2)
        # 꼭짓점마다 작은 점을 찍는다
        for (x, y) in approx.reshape(-1, 2):
            cv2.circle(canvas, (int(x), int(y)), 3, (0, 0, 0), -1)
    ax.imshow(cv2.cvtColor(canvas, cv2.COLOR_BGR2RGB))
    ax.set_title(f"비율 {r}")
    ax.axis("off")
plt.tight_layout()
plt.show()