Python OpenCV 강좌 : 제 18강 - 도형 그리기

도형 그리기(Drawing)

도형 그리기(Drawing)는 영상이나 이미지 위에 그래픽을 그려 검출 결과를 시각적으로 표시합니다.

또한, 이미지 위에 검출 결과를 새롭게 그려 결괏값을 변형하거나 보정하기 위해서도 사용합니다

도형 그리기는 직선, 사각형, 원, 다각형 등을 그릴 수 있습니다.

도형 그리기는 선형 타입(Line Types), 비트 시프트(Bit Shift)에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.

선형 타입(Line Types)

선형 타입은 도형을 그릴 때 어떤 유형의 선으로 그릴지 결정합니다.

선형 타입으로는 브레젠험 알고리즘(Bresenham's algorithm), 안티 에일리어싱(Anti-Aliasing) 방식이 있습니다.

선은 점들의 연속으로 이뤄진 형태로 두 점 사이의 직선을 그린다면 시작점과 도착점 사이에 연속한 점을 두게 되어 직선을 그리게 됩니다.

일반적으로 직선의 방정식을 사용한다면 두 점 사이에 있는 모든 좌표를 알 수 있습니다.

하지만 이 방식은 실수 형태로 소수점이 발생합니다.

이미지는 래스터 형식의 사각형 격자 구조로 이뤄진 행렬이며, 점의 좌표는 모두 정수의 값으로 이뤄져 있습니다.

브레젠험 알고리즘은 실수 연산을 하지 않고 정수 연산으로만 선을 그릴 수 있도록 개발된 알고리즘입니다.

브레젠험 알고리즘은 4 연결 방식과 8 연결 방식이 있습니다.

4 연결 방식의 경우 선분에 픽셀을 할당할 때 다음에 할당될 위치로 오른쪽, 왼쪽, 위쪽, 아래쪽 영역만 고려합니다.

8 연결 방식의 경우 대각선 방향까지 추가돼 총 여덟 개의 위치를 고려합니다.

안티 에일리어싱은 영상 신호의 결함을 없애기 위한 기법으로서 이미지나 객체의 가장자리 부분에서 발생하는 계단 현상을 없애고 계단을 부드럽게 보이도록 하는 방식입니다.

안티 에일리어싱 방식은 가우스 필터링을 사용하며, 넓은 선의 경우 항상 끝이 둥글게 그려집니다.

비트 시프트(Bit Shift)

도형 그리기 함수에서 사용되는 값은 일반적으로 정숫값입니다.

하지만 비트 시프트를 활용하면 소수점 이하의 값이 포함된 실숫값 좌표로도 도형 그리기 함수를 사용할 수 있습니다.

비트 시프트는 서브 픽셀(sub pixel) 정렬을 지원해서 소수점 이하 자릿수를 표현할 수 있습니다.

소수점은 도형 그리기 함수에서 표현할 수 없으므로 비트 시프트의 값으로 지정합니다.

메인 코드

import cv2
import numpy as np

src = np.zeros((768, 1366, 3), dtype=np.uint8)

src = cv2.line(src, (100, 100), (1200, 100), (0, 0, 255), 3, cv2.LINE_AA)
src = cv2.circle(src, (300, 300), 50, (0, 255, 0), cv2.FILLED, cv2.LINE_4)
src = cv2.rectangle(src, (500, 200), (1000, 400), (255, 0, 0), 5, cv2.LINE_8)
src = cv2.ellipse(src, (1200, 300), (100, 50), 0, 90, 180, (255, 255, 0), 2)

pts1 = np.array([[100, 500], [300, 500], [200, 600]])
pts2 = np.array([[600, 500], [800, 500], [700, 600]])
src = cv2.polylines(src, [pts1], True, (0, 255, 255), 2)
src = cv2.fillPoly(src, [pts2], (255, 0, 255), cv2.LINE_AA)

src = cv2.putText(src, "YUNDAEHEE", (900, 600), cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX, 2, (255, 255, 255), 3)

cv2.imshow("src", src)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()

세부 코드

src = cv2.line(src, (100, 100), (1200, 100), (0, 0, 255), 3, cv2.LINE_AA)

직선 그리기 함수(cv2.line)로 입력 이미지에 직선을 그릴 수 있습니다.

dst = cv2.line(src, pt1, pt2, color, thickness, lineType, shift)는 입력 이미지(src)에 시작 좌표(pt1)부터 도착 좌표(pt2)를 지나는 특정 색상(color)과 두께(thickness)의 직선을 그립니다. 추가로 선형 타입(lineType), 비트 시프트(shift)를 설정할 수 있습니다.

설정된 입력값으로 그려진 직선이 포함된 출력 이미지(dst)을 생성합니다.

src = cv2.circle(src, (300, 300), 50, (0, 255, 0), cv2.FILLED, cv2.LINE_4)

원 그리기 함수(cv2.circle)로 입력 이미지에 원을 그릴 수 있습니다.

dst = cv2.circle(src, center, radius, color, thickness, lineType, shift)는 입력 이미지(src)에 중심점(center)으로부터 반지름(radius)크기의 특정 색상(color)과 두께(thickness)의 원을 그립니다. 추가로 선형 타입(lineType), 비트 시프트(shift)를 설정할 수 있습니다.

만약, 내부가 채워진 원을 그리는 경우, 두께에 cv2.FILLED을 사용해 내부를 채울 수 있습니다.

설정된 입력값으로 그려진 원이 포함된 출력 이미지(dst)을 생성합니다.

src = cv2.rectangle(src, (500, 200), (1000, 400), (255, 0, 0), 5, cv2.LINE_8)

사각형 그리기 함수(cv2.rectangle)로 입력 이미지에 원을 그릴 수 있습니다.

dst = cv2.rectangle(src, pt1, pt2, color, thickness, lineType, shift)는 입력 이미지(src)에 좌측 상단 모서리 좌표(pt1)부터 우측 하단 모서리 좌표(pt2)로 구성된 특정 색상(color)과 두께(thickness)의 사각형을 그립니다. 추가로 선형 타입(lineType), 비트 시프트(shift)를 설정할 수 있습니다.

설정된 입력값으로 그려진 사각형이 포함된 출력 이미지(dst)을 생성합니다.

src = cv2.ellipse(src, (1200, 300), (100, 50), 0, 90, 180, (255, 255, 0), 2)

호 그리기 함수(cv2.ellipse)로 입력 이미지에 원을 그릴 수 있습니다.

dst = cv2.ellipse(src, center, axes, angle, startAngle, endAngle, color, thickness, lineType, shift)는 입력 이미지(src)에 중심점(center)으로부터 장축과 단축(axes) 크기를 갖는 특정 색상(color)과 두께(thickness)의 호를 그립니다.

각도(angle)는 장축이 기울어진 각도를 의미하며, 시작 각도(startAngle)와 도착 각도(endAngle)를 설정해 호의 형태를 구성합니다. 추가로 선형 타입(lineType), 비트 시프트(shift)를 설정할 수 있습니다.

설정된 입력값으로 그려진 호가 포함된 출력 이미지(dst)을 생성합니다.

pts1 = np.array([[100, 500], [300, 500], [200, 600]])
pts2 = np.array([[600, 500], [800, 500], [700, 600]])

poly 함수를 사용하는 경우, numpy 형태로 저장된 위치 좌표들이 필요합니다.

n개의 점이 저장된 경우, n 각형을 그릴 수 있습니다.

src = cv2.polylines(src, [pts1], True, (0, 255, 255), 2)

내부가 채워지지 않은 다각형 그리기 함수(cv2.polylines)로 입력 이미지에 다각형을 그릴 수 있습니다.

dst = cv2.ellipse(src, pts, isClosed, color, thickness, lineType, shift)는 입력 이미지(src)에 선들의 묶음(pts) 이뤄진 N개의 내부가 채워지지 않은 다각형을 그립니다.

닫힘 여부(isClosed)를 설정해 처음 좌표와 마지막 좌표의 연결 여부를 설정하며, 설정한 색상(color)과 두께(thickness)의 다각형이 그려집니다.

추가로 선형 타입(lineType), 비트 시프트(shift)를 설정할 수 있습니다.

설정된 입력값으로 그려진 다각형이 포함된 출력 이미지(dst)을 생성합니다.

src = cv2.fillPoly(src, [pts2], (255, 0, 255), cv2.LINE_AA)

내부가 채워진 다각형 그리기 함수(cv2.fillPoly)로 입력 이미지에 다각형을 그릴 수 있습니다.

dst = cv2.ellipse(src, pts, color, thickness, lineType, shift, offset)는 입력 이미지(src)에 선들의 묶음(pts) 이뤄진 N개의 내부가 채워지지 않은 다각형을 그립니다.

설정한 색상(color)과 두께(thickness)의 다각형이 그려집니다.

추가로 선형 타입(lineType), 비트 시프트(shift), 오프셋(offset)을 설정할 수 있습니다.

오프셋은 좌표를 (x, y)만큼 이동시켜 표시할 수 있습니다.

설정된 입력값으로 그려진 다각형이 포함된 출력 이미지(dst)을 생성합니다.

src = cv2.putText(src, "YUNDAEHEE", (900, 600), cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX, 2, (255, 255, 255), 3)

문자 그리기 함수(cv2.putText)로 입력 이미지에 문자를 그릴 수 있습니다.

dst = cv2.putText(src, text, org, fontFace, fontScale, color, thickness, lineType, bottomLeftOrigin)는 입력 이미지(src)에 문자열(text)을 텍스트 박스의 좌측 상단 모서리(org)를 기준으로 문자가 그려집니다.

설정한 글꼴(fontFace)과 글자 크기(fontScale), 색상(color)과 두께(thickness)의 다각형이 그려집니다.

추가로 선형 타입(lineType), 기준 좌표(bottomLeftOrigin)를 설정할 수 있습니다.

기준 좌표는 텍스트 박스 좌측 상단 모서리가 아닌 텍스트 박스 좌측 하단 모서리를 사용할 경우 기준 좌표에 true를 지정합니다.

설정된 입력값으로 그려진 문자가 포함된 출력 이미지(dst)을 생성합니다.

추가 정보

선형 타입 종류

글꼴 종류

출력 결과