실습 3 — 프레임 차이로 움직임 찾기

import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

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

cap = cv2.VideoCapture("ch15_yard.mp4")
colors, grays = [], []
while True:
    ok, frame = cap.read()
    if not ok:
        break
    colors.append(frame)
    gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    # 블러를 먼저 걸어 카메라 잡음과 압축 흔적이 차이로 잡히지 않게 한다(6차시)
    grays.append(cv2.GaussianBlur(gray, (5, 5), 0))
cap.release()
print("프레임:", len(grays), "장 · 한 장의 모양:", grays[0].shape)

prev, cur = grays[34], grays[35]
# cv2.absdiff: absolute difference. 칸마다 |지금 − 앞| 을 구한다(uint8 빼기의 넘침이 없다)
diff = cv2.absdiff(cur, prev)
print("차이의 가장 큰 값:", int(diff.max()), "· 평균:", round(float(diff.mean()), 3))

# 8차시의 이진화: 차이가 25 보다 큰 칸만 움직임(255)으로 본다
_, mask = cv2.threshold(diff, 25, 255, cv2.THRESH_BINARY)
print("이진화 뒤 움직인 칸 비율:", round(float((mask > 0).mean()), 3))
# 9차시의 팽창: 초승달처럼 갈라진 조각을 부풀려 잇는다
kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_ELLIPSE, (5, 5))
mask = cv2.dilate(mask, kernel, iterations=2)
print("팽창 뒤 움직인 칸 비율:", round(float((mask > 0).mean()), 3))

fig, axes = plt.subplots(1, 4, figsize=(12, 2.8))
panels = [("34번 프레임", cv2.cvtColor(colors[34], cv2.COLOR_BGR2RGB), None),
          ("35번 프레임", cv2.cvtColor(colors[35], cv2.COLOR_BGR2RGB), None),
          ("차이 (absdiff)", diff, "gray"),
          ("이진화 + 팽창", mask, "gray")]
for ax, (title, img, cmap) in zip(axes, panels):
    ax.imshow(img, cmap=cmap)
    ax.set_title(title)
    ax.axis("off")
plt.tight_layout()
plt.show()

ratios = [0.0]          # 0번 프레임은 앞 프레임이 없으므로 0 으로 둔다
for i in range(1, len(grays)):
    d = cv2.absdiff(grays[i], grays[i - 1])
    _, m = cv2.threshold(d, 25, 255, cv2.THRESH_BINARY)
    ratios.append(float((m > 0).mean()))

moving = [i for i, r in enumerate(ratios) if r > 0]
print("움직임이 잡힌 프레임 수:", len(moving), "/", len(ratios))
print("움직임이 처음 잡힌 프레임:", moving[0])
best = int(np.argmax(ratios))       # argmax: 가장 큰 값의 자리(번호)
print("가장 많이 움직인 프레임:", best, "· 비율:", round(ratios[best], 3))
print("0~14번의 비율 합:", round(sum(ratios[:15]), 3))

fig, ax = plt.subplots(figsize=(9, 3.2))
ax.plot(ratios, marker="o", markersize=3)
ax.axvline(15, linestyle="--", color="gray")        # 공이 들어오는 프레임
ax.axvline(30, linestyle=":", color="gray")         # 수레가 들어오는 프레임
ax.text(15.5, max(ratios) * 0.9, "공 등장")
ax.text(30.5, max(ratios) * 0.3, "수레 등장")
ax.set_xlabel("프레임 번호")
ax.set_ylabel("움직인 칸 비율")
ax.set_title("프레임 차이로 잰 움직임")
plt.tight_layout()
plt.show()