画像でモザイク画を作る(フォトモザイク) - Pythonでいろいろやってみる

　画像をモザイク画に変換します。様々な色合いの画像を用意し15x10ピクセルに縮小、置き換え用画像にします。変換する画像を15x10ピクセルの碁盤目状のセルに分割し各セルのBGR平均値を出し、BGR平均値の近い置き換え用画像に置き換えます。

環境

windows10 home
Anaconda 3/ jupyter notebook 6.4.6
Python 3.8.12
numpy 1.21.5
OpenCV 4.5.5

準備

　変換する画像はフリー写真素材ぱくたそからダウンロードさせていただき、jupyter notebookファイル(***.ipynb)と同じディレクトリにフォルダ'photos'を作成しその中に保存しました。

mamechi.jpg

　置き換え用画像は色味の異なる画像30枚、同じくフリー写真素材ぱくたそからダウンロードさせていただき、jupyter notebookファイル(***.ipynb)と同じディレクトリにフォルダ'images'を作成しその中に保存しました。

コード

　変換する画像の15x10ピクセルに分割し、各セルのB,G,R値の平均を求めます。置き換え用画像30枚のB,G,R値と比較し、最も近い置き換え用画像を選びます。近さは
B値の差の二乗 + G値の差の二乗 + R値の差の二乗
により求め、この値が最も小さい置き換え用画像を選びます。
　

import os
import cv2
import numpy as np

# 置き換え用画像格納リスト
image_list = []

# 置き換え用画像BGR平均値格納リスト
bgr_list = []  

# セルのサイズ
xpitch = 15
ypitch = 10

# imagesフォルダ内のファイルのリスト生成
files = os.listdir('images/')  
# imagesフォルダからファイル名を1つずつ取り出して処理
for i in files:     
    pic = cv2.imread('images/'+i)    
    resize = cv2.resize(pic, (xpitch, ypitch))
    image_list.append(resize)
    bgr_list.append(np.mean(resize, axis=(1,0)))
    
# 変換する画像を読み出し、セルサイズの整数倍にリサイズ
# 同じサイズの黒画像(replace)を変換後画像用に作成
pic = cv2.imread('mamechi.jpg')
height, width, channel = pic.shape
resize = cv2.resize(pic, (width//xpitch*xpitch, height//ypitch*ypitch))
replace = np.zeros((height//ypitch*ypitch, width//xpitch*xpitch, 3), np.uint8)

# 変換する画像をセルサイズに分割して読み出し、各セルのBGR平均値を算出
# 置き換え用画像と比較し、最も近い画像を選択、変換後画像に張り付ける
for y in range(0, height//ypitch*ypitch, ypitch):
    for x in range(0, width//xpitch*xpitch, xpitch):
        part = pic[y:y+ypitch, x:x+xpitch]
        bgr = np.mean(part, axis=(1,0))
        min_distance = 195075
        for i in range(len(image_list)):
            j = image_list[i]
            k = bgr_list[i]
            distance = ((bgr[0]-k[0])**2+
                        (bgr[1]-k[1])**2+
                        (bgr[2]-k[2])**2)
            if distance<min_distance:
                min_distance = distance
                choice = j  
        replace[y:y+ypitch, x:x+xpitch] = choice

# 変換後画像の保存
cv2.imwrite('replace.jpg', replace)