[OpenCV-Python Tutorials] 10. 색상 공간 변경하기

[OpenCV-Python Tutorials] 10. 색상 공간 변경하기

목표

• 이 튜토리얼에서는 BGR $\leftrightarrow$ Gray, BGR $\leftrightarrow$ HSV 등과 같이 한 색상 공간에서 다른 색상 공간으로 이미지를 변환하는 방법을 배웁니다.
• 그 외에도 비디오에서 채색 된 객체를 추출하는 응용 프로그램을 만듭니다.
• 다음 함수를 배울 것입니다 : cv2.cvtColor(), cv2.inRange() 등등.

색 공간 변경하기

OpenCV에는 150 가지 이상의 색 공간 변환 방법이 있습니다. 그러나 우리는 가장 널리 사용되는 두 가지를 살펴볼 것입니다. BGR $\leftrightarrow$ Gray와 BGR $\leftrightarrow$ HSV.

색상 변환을 위해 함수 cv2.cvtColor(input_image, flag)를 사용합니다. 여기서 flag는 변환 유형을 결정합니다.

BGR $\rightarrow$ 회색 변환의 경우 우리는 플래그 cv2.COLOR_BGR2GRAY를 사용합니다. 마찬가지로 BGR $\rightarrow$ HSV에 대해서도 플래그 cv2.COLOR_BGR2HSV를 사용합니다. 다른 플래그를 얻으려면 Python 터미널에서 다음 명령을 실행하십시오.

import cv2

flags = [i for i in dir(cv2) if i.startswith('COLOR_')]
print(flags)


# 출력 : ['COLOR_BAYER_BG2BGR', 'COLOR_BAYER_BG2BGR_EA', 'COLOR_BAYER_BG2BGR_VNG', 'COLOR_BAYER_BG2GRAY', 'COLOR_BAYER_BG2RGB', 'COLOR_BAYER_BG2RGB_EA', 'COLOR_BAYER_BG2RGB_VNG', 'COLOR_BAYER_GB2BGR', 'COLOR_BAYER_GB2BGR_EA', 'COLOR_BAYER_GB2BGR_VNG', 'COLOR_BAYER_GB2GRAY', 'COLOR_BAYER_GB2RGB', 'COLOR_BAYER_GB2RGB_EA', 'COLOR_BAYER_GB2RGB_VNG', 'COLOR_BAYER_GR2BGR', 'COLOR_BAYER_GR2BGR_EA', 'COLOR_BAYER_GR2BGR_VNG', 'COLOR_BAYER_GR2GRAY', 'COLOR_BAYER_GR2RGB', 'COLOR_BAYER_GR2RGB_EA', 'COLOR_BAYER_GR2RGB_VNG', 'COLOR_BAYER_RG2BGR', 'COLOR_BAYER_RG2BGR_EA', 'COLOR_BAYER_RG2BGR_VNG', 'COLOR_BAYER_RG2GRAY', 'COLOR_BAYER_RG2RGB', 'COLOR_BAYER_RG2RGB_EA', 'COLOR_BAYER_RG2RGB_VNG', 'COLOR_BGR2BGR555', 'COLOR_BGR2BGR565', 'COLOR_BGR2BGRA', 'COLOR_BGR2GRAY', 'COLOR_BGR2HLS', 'COLOR_BGR2HLS_FULL', 'COLOR_BGR2HSV', 'COLOR_BGR2HSV_FULL', 'COLOR_BGR2LAB', 'COLOR_BGR2LUV', 'COLOR_BGR2Lab', 'COLOR_BGR2Luv', 'COLOR_BGR2RGB', 'COLOR_BGR2RGBA', 'COLOR_BGR2XYZ', 'COLOR_BGR2YCR_CB', 'COLOR_BGR2YCrCb', 'COLOR_BGR2YUV', 'COLOR_BGR2YUV_I420', 'COLOR_BGR2YUV_IYUV', 'COLOR_BGR2YUV_YV12', 'COLOR_BGR5552BGR', 'COLOR_BGR5552BGRA', 'COLOR_BGR5552GRAY', 'COLOR_BGR5552RGB', 'COLOR_BGR5552RGBA', 'COLOR_BGR5652BGR', 'COLOR_BGR5652BGRA', 'COLOR_BGR5652GRAY', 'COLOR_BGR5652RGB', 'COLOR_BGR5652RGBA', 'COLOR_BGRA2BGR', 'COLOR_BGRA2BGR555', 'COLOR_BGRA2BGR565', 'COLOR_BGRA2GRAY', 'COLOR_BGRA2RGB', 'COLOR_BGRA2RGBA', 'COLOR_BGRA2YUV_I420', 'COLOR_BGRA2YUV_IYUV', 'COLOR_BGRA2YUV_YV12', 'COLOR_BayerBG2BGR', 'COLOR_BayerBG2BGR_EA', 'COLOR_BayerBG2BGR_VNG', 'COLOR_BayerBG2GRAY', 'COLOR_BayerBG2RGB', 'COLOR_BayerBG2RGB_EA', 'COLOR_BayerBG2RGB_VNG', 'COLOR_BayerGB2BGR', 'COLOR_BayerGB2BGR_EA', 'COLOR_BayerGB2BGR_VNG', 'COLOR_BayerGB2GRAY', 'COLOR_BayerGB2RGB', 'COLOR_BayerGB2RGB_EA', 'COLOR_BayerGB2RGB_VNG', 'COLOR_BayerGR2BGR', 'COLOR_BayerGR2BGR_EA', 'COLOR_BayerGR2BGR_VNG', 'COLOR_BayerGR2GRAY', 'COLOR_BayerGR2RGB', 'COLOR_BayerGR2RGB_EA', 'COLOR_BayerGR2RGB_VNG', 'COLOR_BayerRG2BGR', 'COLOR_BayerRG2BGR_EA', 'COLOR_BayerRG2BGR_VNG', 'COLOR_BayerRG2GRAY', 'COLOR_BayerRG2RGB', 'COLOR_BayerRG2RGB_EA', 'COLOR_BayerRG2RGB_VNG', 'COLOR_COLORCVT_MAX', 'COLOR_GRAY2BGR', 'COLOR_GRAY2BGR555', 'COLOR_GRAY2BGR565', 'COLOR_GRAY2BGRA', 'COLOR_GRAY2RGB', 'COLOR_GRAY2RGBA', 'COLOR_HLS2BGR', 'COLOR_HLS2BGR_FULL', 'COLOR_HLS2RGB', 'COLOR_HLS2RGB_FULL', 'COLOR_HSV2BGR', 'COLOR_HSV2BGR_FULL', 'COLOR_HSV2RGB', 'COLOR_HSV2RGB_FULL', 'COLOR_LAB2BGR', 'COLOR_LAB2LBGR', 'COLOR_LAB2LRGB', 'COLOR_LAB2RGB', 'COLOR_LBGR2LAB', 'COLOR_LBGR2LUV', 'COLOR_LBGR2Lab', 'COLOR_LBGR2Luv', 'COLOR_LRGB2LAB', 'COLOR_LRGB2LUV', 'COLOR_LRGB2Lab', 'COLOR_LRGB2Luv', 'COLOR_LUV2BGR', 'COLOR_LUV2LBGR', 'COLOR_LUV2LRGB', 'COLOR_LUV2RGB', 'COLOR_Lab2BGR', 'COLOR_Lab2LBGR', 'COLOR_Lab2LRGB', 'COLOR_Lab2RGB', 'COLOR_Luv2BGR', 'COLOR_Luv2LBGR', 'COLOR_Luv2LRGB', 'COLOR_Luv2RGB', 'COLOR_M_RGBA2RGBA', 'COLOR_RGB2BGR', 'COLOR_RGB2BGR555', 'COLOR_RGB2BGR565', 'COLOR_RGB2BGRA', 'COLOR_RGB2GRAY', 'COLOR_RGB2HLS', 'COLOR_RGB2HLS_FULL', 'COLOR_RGB2HSV', 'COLOR_RGB2HSV_FULL', 'COLOR_RGB2LAB', 'COLOR_RGB2LUV', 'COLOR_RGB2Lab', 'COLOR_RGB2Luv', 'COLOR_RGB2RGBA', 'COLOR_RGB2XYZ', 'COLOR_RGB2YCR_CB', 'COLOR_RGB2YCrCb', 'COLOR_RGB2YUV', 'COLOR_RGB2YUV_I420', 'COLOR_RGB2YUV_IYUV', 'COLOR_RGB2YUV_YV12', 'COLOR_RGBA2BGR', 'COLOR_RGBA2BGR555', 'COLOR_RGBA2BGR565', 'COLOR_RGBA2BGRA', 'COLOR_RGBA2GRAY', 'COLOR_RGBA2M_RGBA', 'COLOR_RGBA2RGB', 'COLOR_RGBA2YUV_I420', 'COLOR_RGBA2YUV_IYUV', 'COLOR_RGBA2YUV_YV12', 'COLOR_RGBA2mRGBA', 'COLOR_XYZ2BGR', 'COLOR_XYZ2RGB', 'COLOR_YCR_CB2BGR', 'COLOR_YCR_CB2RGB', 'COLOR_YCrCb2BGR', 'COLOR_YCrCb2RGB', 'COLOR_YUV2BGR', 'COLOR_YUV2BGRA_I420', 'COLOR_YUV2BGRA_IYUV', 'COLOR_YUV2BGRA_NV12', 'COLOR_YUV2BGRA_NV21', 'COLOR_YUV2BGRA_UYNV', 'COLOR_YUV2BGRA_UYVY', 'COLOR_YUV2BGRA_Y422', 'COLOR_YUV2BGRA_YUNV', 'COLOR_YUV2BGRA_YUY2', 'COLOR_YUV2BGRA_YUYV', 'COLOR_YUV2BGRA_YV12', 'COLOR_YUV2BGRA_YVYU', 'COLOR_YUV2BGR_I420', 'COLOR_YUV2BGR_IYUV', 'COLOR_YUV2BGR_NV12', 'COLOR_YUV2BGR_NV21', 'COLOR_YUV2BGR_UYNV', 'COLOR_YUV2BGR_UYVY', 'COLOR_YUV2BGR_Y422', 'COLOR_YUV2BGR_YUNV', 'COLOR_YUV2BGR_YUY2', 'COLOR_YUV2BGR_YUYV', 'COLOR_YUV2BGR_YV12', 'COLOR_YUV2BGR_YVYU', 'COLOR_YUV2GRAY_420', 'COLOR_YUV2GRAY_I420', 'COLOR_YUV2GRAY_IYUV', 'COLOR_YUV2GRAY_NV12', 'COLOR_YUV2GRAY_NV21', 'COLOR_YUV2GRAY_UYNV', 'COLOR_YUV2GRAY_UYVY', 'COLOR_YUV2GRAY_Y422', 'COLOR_YUV2GRAY_YUNV', 'COLOR_YUV2GRAY_YUY2', 'COLOR_YUV2GRAY_YUYV', 'COLOR_YUV2GRAY_YV12', 'COLOR_YUV2GRAY_YVYU', 'COLOR_YUV2RGB', 'COLOR_YUV2RGBA_I420', 'COLOR_YUV2RGBA_IYUV', 'COLOR_YUV2RGBA_NV12', 'COLOR_YUV2RGBA_NV21', 'COLOR_YUV2RGBA_UYNV', 'COLOR_YUV2RGBA_UYVY', 'COLOR_YUV2RGBA_Y422', 'COLOR_YUV2RGBA_YUNV', 'COLOR_YUV2RGBA_YUY2', 'COLOR_YUV2RGBA_YUYV', 'COLOR_YUV2RGBA_YV12', 'COLOR_YUV2RGBA_YVYU', 'COLOR_YUV2RGB_I420', 'COLOR_YUV2RGB_IYUV', 'COLOR_YUV2RGB_NV12', 'COLOR_YUV2RGB_NV21', 'COLOR_YUV2RGB_UYNV', 'COLOR_YUV2RGB_UYVY', 'COLOR_YUV2RGB_Y422', 'COLOR_YUV2RGB_YUNV', 'COLOR_YUV2RGB_YUY2', 'COLOR_YUV2RGB_YUYV', 'COLOR_YUV2RGB_YV12', 'COLOR_YUV2RGB_YVYU', 'COLOR_YUV420P2BGR', 'COLOR_YUV420P2BGRA', 'COLOR_YUV420P2GRAY', 'COLOR_YUV420P2RGB', 'COLOR_YUV420P2RGBA', 'COLOR_YUV420SP2BGR', 'COLOR_YUV420SP2BGRA', 'COLOR_YUV420SP2GRAY', 'COLOR_YUV420SP2RGB', 'COLOR_YUV420SP2RGBA', 'COLOR_YUV420p2BGR', 'COLOR_YUV420p2BGRA', 'COLOR_YUV420p2GRAY', 'COLOR_YUV420p2RGB', 'COLOR_YUV420p2RGBA', 'COLOR_YUV420sp2BGR', 'COLOR_YUV420sp2BGRA', 'COLOR_YUV420sp2GRAY', 'COLOR_YUV420sp2RGB', 'COLOR_YUV420sp2RGBA', 'COLOR_mRGBA2RGBA']

HSV의 경우 색조 범위는 [0,179], 채도 범위는 [0,255], 값 범위는 [0,255]입니다. 서로 다른 소프트웨어는 서로 다른 가늠자를 사용합니다. 따라서 OpenCV 값을 비교하는 경우이 범위를 정규화 해야 합니다.

객체 추적

이제 우리는 BGR 이미지를 HSV로 변환하는 방법을 알고 있습니다. 이 도구를 사용하여 색상이 지정된 객체를 추출 할 수 있습니다. HSV에서는 RGB 색상 공간보다 색상을 표현하는 것이 더 쉽습니다. 우리의 응용 프로그램에서 우리는 파란색 객체를 추출하려고합니다. 그래서 여기에 방법이 있습니다 :

• 비디오의 각 프레임 가져 오기
• BGR에서 HSV 색 공간으로 변환
• 우리는 파란색 범위의 HSV 이미지를 임계값으로 설정합니다.
• 이제 파란색 물체 만 추출하면 우리가 원하는 이미지를 만들 수 있습니다.

아래 코드에 자세히 설명되어 있습니다 :

import cv2
import numpy as np

file = 'blue_light.mp4'
cap = cv2.VideoCapture(file)

while True:

    # Take each frame
    _, frame = cap.read()

    # Convert BGR to HSV
    hsv = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2HSV)

    # define range of blue color in HSV
    lower_blue = np.array([110, 50, 50])
    upper_blue = np.array([130, 255, 255])

    # Threshold the HSV image to get only blue colors
    mask = cv2.inRange(hsv, lower_blue, upper_blue)

    # Bitwise-AND mask and original image
    res = cv2.bitwise_and(frame, frame, mask=mask)

    cv2.imshow('frame', frame)
    cv2.imshow('mask', mask)
    cv2.imshow('res', res)
    k = cv2.waitKey(5) & 0xFF
    if k == 27:
        break

cv2.destroyAllWindows()

아래 이미지는 파란색 물체의 추적을 보여줍니다.

이미지에 약간의 노이즈가 있습니다. 나중 챕터에서 제거하는 방법을 살펴볼 것입니다.

이것은 객체 추적에서 가장 간단한 방법입니다. 윤곽선의 기능을 익히면이 물체의 중심을 찾아 객체를 추적하는 데 사용할 수 있고 카메라 앞에 손을 움직여 다이어그램을 그릴 수 있습니다.

추적 할 HSV 값은 어떻게 찾을까요?

이것은 stackoverflow.com 에 있는 일반적인 질문입니다. 그것은 매우 간단하며 동일한 함수, cv2.cvtColor()를 사용할 수 있습니다. 이미지를 전달하는 대신 원하는 BGR 값을 전달하면 됩니다. 예를 들어, Green의 HSV 값을 찾으려면 Python 터미널에서 다음 명령을 시도하십시오.

import cv2
import numpy as np

green = np.uint8([[[0, 255, 0]]])
hsv_green = cv2.cvtColor(green, cv2.COLOR_BGR2HSV)
print(hsv_green)

# 출력 : [[[ 60 255 255]]]

이제 [H-10, 100,100]과 [H + 10, 255, 255]를 하한선과 상한선으로 취합니다. 이 방법 외에도 GIMP 또는 온라인 변환기와 같은 이미지 편집 도구를 사용하여 이러한 값을 찾을 수 있지만 HSV 범위를 조정하는 것을 잊지 마십시오.

연습 문제

예를 들어 적색, 청색, 녹색 물체를 동시에 추출하기 위해 하나 이상의 색상이 있는 물체를 추출하는 방법을 찾으십시오.

출처

• https://opencv-python-tutroals.readthedocs.io/en/latest/py_tutorials/py_imgproc/py_colorspaces/py_colorspaces.html