【python】万華鏡作ってみる

2022年4月19日 2022年4月15日

はじめに

pythonで万華鏡（のような動作をする）ようなコードを書きました。完成物のデモ動画が以下です。

画像の一部を切り取って、鏡に見立てて複製していきます。複製はopencvの関数である、フリップとスタックでおこなっていきました。

今回デモに使用した元画像です。

Code

作成したコードはこちらです。


import cv2
import numpy as np
import time

class Kaleidoscope():
    def __init__(self, image, rotate=0):
        self.h, self.w, _ = image.shape
        self.crop_size = (self.h//2, self.w//2)

        self.rotate = rotate
        self.image = image
        self.croped_image = image
        self.kaleidoscope_img = None

        # initialize position
        self.top = np.random.randint(0, self.h - self.crop_size[0])
        self.left = np.random.randint(0, self.w - self.crop_size[1])

    def random_crop(self):
        # set bottom, right
        bottom = self.top + self.crop_size[0]
        right = self.left + self.crop_size[1]

        # generate croped img
        self.croped_image = self.image[self.top:bottom, self.left:right, :]
        self.croped_image = cv2.resize(self.croped_image, dsize=(self.h, self.w))

    def generate_kaleidoscope(self):
        # transpose the image
        imgt = cv2.transpose(self.croped_image)

        # create diagonal bi-tonal mask
        mask = np.zeros((self.w, self.h), dtype=np.uint8)
        points = np.array([[[0,0], [self.w,0], [self.w,self.h]]])
        cv2.fillPoly(mask, points, 255)

        # composite img and imgt using mask
        compA = cv2.bitwise_and(imgt, imgt, mask=mask)
        compB = cv2.bitwise_and(self.croped_image, self.croped_image, mask=255-mask)
        comp = cv2.add(compA, compB)

        # rotate -> flip -> concat -> flip -> concat -> resize
        comp = self.set_rotate(comp)
        mirror = cv2.flip(comp, 1)
        top = np.hstack((comp, mirror))
        bottom = cv2.flip(top, 0)
        kaleidoscope_big = np.vstack((top, bottom))
        self.kaleidoscope_img = cv2.resize(kaleidoscope_big, (0,0), fx=0.5, fy=0.5, interpolation=cv2.INTER_LINEAR)

    def update(self):
        r = np.random.randint(0,1)
        if r == 0:
            self.top += 1
        else:
            self.left += 1

        # reset 
        if self.top > self.h-self.crop_size[0] or self.left > self.w-self.crop_size[1]:
            self.top = np.random.randint(0, self.h - self.crop_size[0])
            self.left = np.random.randint(0, self.w - self.crop_size[1])

        self.random_crop()
        self.generate_kaleidoscope()

        return self.kaleidoscope_img

    def set_rotate(self, comp):
        if self.rotate == 90:
            comp = cv2.rotate(comp,cv2.ROTATE_90_CLOCKWISE)
        elif self.rotate == 180:
            comp = cv2.rotate(comp,cv2.ROTATE_180)
        elif self.rotate == 270:
            comp = cv2.rotate(comp,cv2.ROTATE_90_COUNTERCLOCKWISE)

        return comp

def main():
    img = cv2.imread('liver.png')
    myKaleidoscope = Kaleidoscope(img)

    while True:
        kaleidoscope = myKaleidoscope.update()
        time.sleep(0.03)

        cv2.imshow('kaleidoscope', kaleidoscope)
        if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
            break

    cv2.destroyWindow('kaleidoscope')

if __name__ == "__main__":
    main()