패턴인식 제 3강[KNU 2022-1]
👨💻🏫KNU 2022-1 SW & media 패턴인식 필기노트 3
1.영상처리 과정
- 영상 파일 읽어 행렬에 저장
- 행렬 연산 과정의 원소를 직접 확인(디버깅 등)
- 처리된 행렬을 영상 파일로 저장
1.1. 영상파일 처리 함수
cv2.imread(filename, [flags=])
지정한 영상파일로부터 영상을 적재한 후, 행렬로 변환한다.
- filename: 영상파일의 이름
- flags : 적재한 영상을 행렬로 반환할 때 컬러 타입을 결정하는 상수
| 옵션명 | 설명 |
|---|---|
| cv2.IMREAD_UNCHANGED | 입력된 파일에 정의된 타입의 영상을 그대로 반환(알파채널 포함) |
| cv2.IMREAD_GRAYSCALE | 명암도 영상으로 변환하여 반환 |
| cv2.IMREAD_COLOR | 컬러 영상으로 변환하여 변환 |
| cv2.IMREAD_ANYDEPTH | 입력 파일에 정의된 깊이에 따라 16/32비트 영상으로 변환, 살정되지 않는다면 8비트 영상으로 변환 |
| cv2.IMREAD_ANYCOLOR | 입력된 파일에 정의된 타입의 영상을 그대로 반환 |
cv2.imwrite(filename, img[params=])
img 행렬을 지정한 영상로 저장한다.
- filename: 저장할 영상파일의 이름
- img : 저장하고자 하는 행렬
- params : 압축 방식에 사용되는 인수 쌍
| 옵션명 | 설명 |
|---|---|
| cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY | JPEG 압축 방식에 사용되는 인수 쌍 |
| cv2.IMWRITE_PNG_COMPRESSION | PNG 압축 방식에 사용되는 인수 쌍 |
| cv2.IMWRITE_PXM_BINARY | PGM, PPM 파일의 이진 포맷 설정 |
1.2. 동영상파일 처리 함수
cv2.VideoCapture 클래스를 사용하여 동영상 파일을 읽어 행렬로 변환한다.
open(filename/device) #영상파일의 이름 또는 영상 시퀀스 isOpened() #비디오 장비의 연결이 성공적으로 이루어졌는지 확인 release() #비디오 장비의 연결을 종료 get() #속성 식별자로 지정된 속성의 값을 반환 set() #속성 식별자로 비디오 캡처의 속성을 설정 read() #비디오 장비에서 한 프레임을 읽어오는 함수
cv2.imageWriter 클래스를 사용하여 비디오 파일을 저장한다.
isOpened() #동영상 파일의 저장을 위해 VideoWriter 객체의 개방 여부를 반환 write(image) #비디오 장비에 한 프레임을 저장하는 함수 open(filename, fourcc, fps, frameSize) #영상을 동영상 파일의 프레임으로 저장하기 위해 동영상 파일을 개방한다.
2.1. 기본 배열 처리 함수
cv2.flip(src, flipCode[, dst])
입력된 2차원 배열을 수직, 수평, 양축으로 뒤집는다.
- src : 입력된 배열
- dst : 출력된 배열
- flipCode : 수평, 수직, 양축으로 뒤집을 방향
cv2.repeat(src, ny, nx[, dst])
입력 배열의 반복된 복사본으로 출력 배열을 채운다
- src : 입력 배열
- dst : 출력 배열
- ny,nx : 수직, 수평 반복 횟수
cv2.transpose(src[, dst])
입력 행렬의 전치 행렬을 출력으로 반환한다.
- src : 입력 배열
- dst : 출력 배열
2.2. 기본 배열 처리 함수
채널 함수에 앞서 채널의 개념을 이해한다. 채널은 각 화소마다 b,g,r순으로 저장되는 값의 집합을 의미한다.
[
[[b,g,r],[b,g,r],[b,g,r]],
[[b,g,r],[b,g,r],[b,g,r]],
[[b,g,r],[b,g,r],[b,g,r]],
]
cv2. merge(src[, dst])
여러개의 단일 채널 배열을 다채널 배열로 병합한다.
- src : 합성될 입력 혹은 벡터로 합성될 단일 채널 배열들의 크기와 깊이가 동일해야함
- dst : 출력 배열로 입력 배열과 같은 크기와 깊이를 가져야함
cv2. split(src[, dst])
다채널 배열을 여러개의 단일 채널 배열로 분리한다.
- m : 입력되는 다채널 배열
- dst : 분리되어 반환되는 단일 채널 배열들의 벡터
2.3. 연산 함수
cv2.add(src1, src2[, dst[, mask[, dtype]]])
두개의 배열 혹은 배열과 스칼라의 각 원소간 합을 계산한다. 입력 인수 src1, src2중 하나는 스칼라일수있다.
- src1 : 첫번째 배열 혹은 스칼라
- src2 : 두번째 배열 혹은 스칼라
- dst : 계산된 결과 배열
- mask : 연산 마스크로 0이 아닌 마스크의 원소의 위치에서만 연산 수행(배열의 크기는 같아야함)
- dtype : 계산된 결과의 자료형
cv2.subtract(src1, src2[, dst[, mask[, dtype]]])
두개의 배열 혹은 배열과 스칼라의 각 원소간 차분을 계산한다. 입력 인수 src1, src2중 하나는 스칼라일수있다.
- src1 : 첫번째 배열 혹은 스칼라
- src2 : 두번째 배열 혹은 스칼라
- dst : 계산된 결과 배열
- mask : 연산 마스크로 0이 아닌 마스크의 원소의 위치에서만 연산 수행(배열의 크기는 같아야함)
- dtype : 계산된 결과의 자료형
cv2.multiply(src1, src2[, dst[, scale[, dtype]]])
두개의 배열 혹은 배열과 스칼라의 각 원소간 곱을 계산한다
- scale : 두 배열의 원소 간 곱할때 추가로 곱해주는 비율
cv2.divide(src1, src2[, dst[, scale[, dtype]]])
두개의 배열의 각 원소 간 나눗셈을 수행한다
cv2.addWeighted(src1, alpha, src2, beta, gamma[, dst[, dtype]])
두 배열의 각 원소에 가중치를 곱한 후에 각 원소간 합 즉 가중된 합을 계산한다.
- alpha : src1의 각 원소에 대한 가중치
- beta : src2의 각 원소에 대한 가중치
- gamma : 계산된 두 배열의 각 원소간 합에 추가로 더하는 스칼라 값
cv2.bitwise_and(src1, src2[, dst[, mask]]) cv2.bitwise_or(src1, src2[, dst[, mask]]) cv2.bitwise_xor(src1, src2[, dst[, mask]]) cv2.bitwise_not(src[, dst[, mask]])
src1, src2의 각 원소에 대해서 연산을 수행한다. dst는 연산 결과를 저장하는 배열이다. mask 마스크 연산 수행 (마스크 배열의 원소가 0 이 아닌 좌표에만 연산 수행)
cv2.absdiff(src1, src2[, dst])
두 배열간 각 원소간 각 원소간 차분 절대값을 계산한다 src1, src2중 하나는 스칼라값이 될 수 있다.
- src1, src2 : 첫 번째 입력 배열, 두 번째 입력 배열
- dst : 계산된 결과 출력 배열
cv2.convScaleAbs(src, [, dst[, alpha[, beta]]])
입력 배열의 각 원소에 alpha를 곱하고, beta를 더한 결과를 출력 배열에 저장한다.
- alpha : 입력 배열 원소에 곱해지는 스케일 팩터
- beta : 스케일된 값에 더해지는 델타 옵션
cv2.min(src1, src2[, dst])
두 입력 배열의 각 원소에 대해서 최소값을 계산한다.
- src1, src2 : 첫 번째 입력 배열, 두 번째 입력 배열
- dst : 계산된 결과 출력 배열
cv2.max(src1, src2[, dst])
두 입력 배열의 각 원소에 대해서 최대값을 계산한다.
cv2.minMaxLoc(src1, [, dst])
입력 배열에서 최솟값과 최댓값을 계산한다. 최솟값과 최댓값을 가지는 원소의 위치를 리턴한다.
- src : 입력 배열
- minVal, maxVal: 최솟값, 최댓값
- minLoc, maxLoc : 최솟값의 원소의 위치, 최댓값의 원소의 위치
cv2.sumElems(src)
배열의 각 채널별로 원소들의 합인 N을 계산하여 스칼라 값으로 반환한다.
-src : 1개에서 4개 채널을 가지는 입력 배열
cv2.mean(src[, mask])
배열의 각 채널별로 원소들의 평균을 계산하여 스칼라 값으로 반환한다.
- src : 1개에서 4개 채널을 가지는 입력 배열
- mask : 마스크 연산 수행 (마스크 배열의 원소가 0 이 아닌 좌표에만 연산 수행)
cv2.meanStdDev(src[, mask])
배열 원소들의 평균과 표준편차를 계산한다.
- src : 1개에서 4개 채널을 가지는 입력 배열
- mean : 계산된 편균이 반환되는
- stddev : 계산된 표준편차가 반환
- mask : 마스크 연산 수행 (마스크 배열의 원소가 0 이 아닌 좌표에만 연산 수행)
cv2.reduce(src, dim, op[, dst[, mask]])
행렬을 열방향 축방향으로 옵션 상수에 따라 축소한다.
- src : 입력 배열
- dst : 출력 벡터, 감소방향과 타입은 dim, dtype에 따라 달라진다.
- dim : 행렬이 축소될 때 차원 감소 절차
- rtype : 축소 연산 종류
- dtype : 감소된 벡터의 자료형
| 옵션 상수 | 설명 |
|---|---|
| cv2.REDUCE_SUM | 행렬의 각 열의 합을 계산 |
| cv2.REDUCE_AVG | 행렬의 각 열의 평균을 계산 |
| cv2.REDUCE_MAX | 행렬의 각 열의 최댓값을 계산 |
| cv2.REDUCE_MIN | 행렬의 각 열의 최솟값을 계산 |
cv2.sort(src[, dst[, flags]])
행렬의 각 행렬의 각 열의 방향으로 정렬한다.
- src : 단일 채널을 가지는 입력 배열
- dst : 정렬된 출력파일
- flag : 연산 플래그 다음의 상수를 사용할 수 있다.
cv2.sortidx(src[, dst[, flags]])
행렬의 각 행렬의 각 열의 방향으로 정렬한다.
- src : 단일 채널을 가지는 입력 배열
- dst : 정렬된 출력파일
- flag : 연산 플래그 다음의 상수를 사용할 수 있다.
cv2.gemm(src1, src2, alpha, src3, beta, dst[, flags])
- src1, src2 : 행렬 곱을 위한 입력 배열
- alpha : 행렬 곱에 대한 가중치
- src3 : 행렬 곱에 더해지는 델타 행렬
- beta : src3 행렬에 곱해지는 가중치
- dst : 출력 행렬
- flag : 연산 플래그 옵션을 조합하여 입력 행렬들을 전치
cv2.perspectiveTransform(src, m[, dst])
입력 벡터들에 대해서 투영 변환 m을 수행한다.
- src : 입력 벡터 배열
- dst : src와 같은 크기와 타입의 출력 배열
- m : 3x3, 4x4 부동소수점의 투영 변환 행렬
cv2.invert(src[, dst[, flags]])
행렬의 역행렬을 계산한다.(입력 행렬이 정방 행렬이 아니면 의사 역행렬 계산)
- src : 입력(MxN) 행렬
- dst : src와 크기같은 출력 행렬
- dst : src와 크기같은 출력 행렬
####################################################################
키보드 콜백 실습
#생략
case_dict={
ord('q'):"q키입력됨.",
ord('w'):"w키입력됨.",
ord('e'):"e키입력됨.",#ord()함수는 아스키코드를 숫자로 변환
0x72:"r키입력됨.",
0x250000:"좌측 화살표키 입력됨.",
2490368:"상단 화살표키 입력됨.",#십진수
0x270000:"우측 화살표키 입력됨.",
0x280000:"하단 화살표키 입력됨."
}
#생략
while True:
key = cv2.waitKeyEx(100)
if key == 27:#esc키 입력
break
try:
result= case_dict[key]
except KeyError:
result = "입력된 키가 없습니다."
print(result)
사용자 정의 마우스 콜백 함수 등록
cv2.setMouseCallback(winname,onMouse,param=None)
| 옵션명 | 설명 |
|---|---|
| winname | 이벤트 발생을 확인할 윈도우 이름, 문자열 |
| onMouse | 마우스 이벤트를 처리하는 콜백함수 이름(콜백함수) |
| param | 이벤트 처리 함수로 전달할 추가적 사용자 정의 인수 |
이벤트 처리, 제어 구현
onMouse(event,x,y,flags,param=None)
| 옵션 | 설명 |
|---|---|
| event | 마우스 이벤트 종류 |
| x,y | 마우스 이벤트가 발생한 좌표 |
| flags | 마우스 이벤트와 동시에 특수키(Shift,Alt,Crtl)를 눌렀는자의 여부확인 |
| param | 콜백함수로 전달하는 추가적인 사용자 정의 인수 |
| event옵션 | 설명 | 값 |
|---|---|---|
| cv2.EVENT_MOUSEMOVE | 마우스 움직임 | 0 |
| cv2.EVENT_LBUTTONDOWN | 왼쪽 버튼 누르기 | 1 |
| cv2.EVENT_RBUTTONDOWN | 오른쪽 버튼 누르기 | 2 |
| cv2.EVENT_MBUTTONDOWN | 중간 버튼 누르기 | 3 |
| cv2.EVENT_LBUTTONUP | 왼쪽 버튼 떼기 | 4 |
| cv2.EVENT_RBUTTONUP | 오른쪽 버튼 떼기 | 5 |
| cv2.EVENT_MBUTTONUP | 중간 버튼 떼기 | 6 |
| cv2.EVENT_LBUTTONDBLCK | 왼쪽 버튼 더블클릭 | 7 |
| cv2.EVENT_RBUTTONDBLCK | 오른쪽 버튼 더블클릭 | 8 |
| cv2.EVENT_MBUTTONDBLCK | 중간 버튼 더블클릭 | 9 |
| cv2.EVENT_MOUSEWHEEL | 마우스휠 돌리기 | 10 |
| cv2.EVENT_MOUSEHWHEEL | 마우스 가로휠 | 11 |
| flags옵션 | 설명 | 값 |
|---|---|---|
| cv2.EVENT_FLAG_LBUTTON | 왼쪽 버튼 누르기 | 1 |
| cv2.EVENT_FLAG_RBUTTON | 오른쪽 버튼 누르기 | 2 |
| cv2.EVENT_FLAG_MBUTTON | 중간 버튼 누르기 | 4 |
| cv2.EVENT_FLAG_CTRLBUTTON | Ctrl키 누르기 | 8 |
| cv2.EVENT_FLAG_SHIFTBUTTON | Shift 키 누르기 | 16 |
| cv2.EVENT_FLAG_ALTBUTTON | Alt키 누르기 | 32 |
마우스 콜백 실습
#생략
2.3.트랙바 생성
트랙바를 생성한 후 지정한 윈도우에 추가하는 함수
cv2.createTrackbar(trackbarName,winname,value,count,onChange)
| 옵션명 | 설명 |
|---|---|
| trackbarName | 윈도우에 생성 트랙바 이름 |
| winname | 트랙바의 부모 윈도우(트랙바 이벤트 발생을 체크하는 윈도우) |
| value | 트랙바 슬라이더의 위치를 반영하는 값(정수) |
| count | 트랙바 슬라이더의 최댓값, 최솟값은 항상 0 |
| onChange | 트랙바 슬라이더의 값이 변경될때 호출되는 콜백 함수 |
트랙바 슬라이더의 위치가 변경 될때마다 호출된다. createTrackbar()의 마지막 인수와 이름이 같아야한다
onChange(pos)
pos(슬라이더 위치)
지정한 트랙바의 슬라이더 위치를 반환한다
cv2.getTrackbarPos(trackbarName,winname)
지정한 트랙바의 슬라이더 위치를 설정한다
cv2.setTrackbarPos(trackbarName,winname,pos)
2.4.도형 생성
직선을 생성하는 함수
cv2.line(img, pt1, pt2, color, thickness=1)
#안티 앨리어싱 적용
cv2.line(img, pt1, pt2, color, thickness=1, cv2.LINE_AA)
직사각형을 생성하는 함수
pt1,pt2=(50,50),(250,150)
roi=(50,200,200,100)
cv2.rectangle(img, pt1, pt2, color, thickness=1,)
cv2.rectangle(img, pt1, pt2, color, thickness=1, cv2.LINE_4)#4방향 연결선
cv2.rectangle(img, roi, color, green, cv2.FILLED)#내부 채움
원을 생성하는 함수
cv2.circle(img, center, radius, color,[thickness[, lineType[, shift]]])
| 옵션명 | 설명 |
|---|---|
| img | 이미지 |
| center | 원의 중심 좌표 |
| radius | 원의 반지름 |
| color | 색상 |
| thickness | 선의 굵기 |
| lineType | 선의 형태 |
| shift | 좌표에 대한 비트 쉬프트 연산 |
타원을 생성하는 함수
cv2.ellipse(img, center, axes, angle, startAngle, endAngle, color[, thickness[, lineType[, shift]]])
| 옵션명 | 설명 |
|---|---|
| img | 이미지 |
| center | 원의 중심 좌표 |
| axes | 타원의 반지름 |
| angle | 타원의 각도 |
| startAngle | (호)시작 각도 |
| endAngle | (호)끝 각도 |
| color | 색상 |
| thickness | 선의 굵기 |
| lineType | 선의 형태 |
| shift | 좌표에 대한 비트 쉬프트 연산 |
텍스트를 생성하는 함수
cv2.putText(img,text,org,fontFace,FontScale,color[,thickness[,lineType[,bottomLeftOrigin]]])
| 옵션명 | 설명 |
|---|---|
| img | 이미지 |
| text | 문자열 |
| org | 시작좌표 |
| fontFace | 폰트 |
| fontScale | 확대비율 |
| color | 색상 |
| thickness | 선의 굵기 |
| lineType | 선의 형태 |
| bottomLeftOrigin | 원점좌표 |
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