Colori delle immagini

Fa parte della sezione Apprendimento non supervisionato del percorso Machine Learning di Coddy. Lezione 41 di 51.

Un serigrafo ha pochi inchiostri, non milioni di colori. k-means sceglie i pochi migliori per qualsiasi immagine:

Due immagini di un tramonto affiancate. A sinistra, l’originale: un cielo che sfuma dal viola all’arancione, un sole giallo, un mare scuro con un riflesso arancione. A destra, lo stesso tramonto in 4 colori piatti

Un'immagine a colori ha forma (righe, colonne, 3): rosso, verde e blu per ogni pixel, ciascuno da 0 a 1. Un reshape trasforma i pixel in dati:

Un'immagine di 2 per 3 con pixel arancioni, gialli e blu scuro, con una freccia verso una tabella di 6 righe, una per ogni pixel, ciascuna contenente i valori di rosso, verde e blu

pixels = image.reshape(-1, 3)
km = KMeans(n_clusters=4, n_init=10, random_state=0).fit(pixels)
poster = km.cluster_centers_[km.labels_].reshape(image.shape)
ax.imshow(poster)

Ogni centro è un colore. Indicizzare i centri con le etichette assegna a ogni pixel il colore del suo centro; il reshape riunisce le righe per ricomporre un'immagine.

Sfida

Medio

Uno studio di poster stampa in serigrafia un lago di montagna con k inchiostri. Il codice iniziale dipinge l’image di 40 per 60 pixel, legge k e prepara un grafico con un titolo.

Trasforma l’immagine in una riga per ogni pixel e trova k colori con k-means.
Ridipingi ogni pixel con il colore del suo centro e ricomponi le righe in un’immagine.
Disegnala su ax e visualizzala.

Come questo tramonto in 5 inchiostri:

Il tramonto ridipinto con 5 colori uniformi e intitolato 5 inchiostri: una fascia di cielo color prugna e rosa, una fascia arancione, un sole giallo, un mare blu navy con strisce arancioni

Il tuo programma non stampa nulla: Coddy descrive la tua immagine e i suoi inchiostri. Poi prova altri valori di k: quando ottiene un inchiostro tutto suo la barca rossa?

Provalo tu

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.cluster import KMeans


# Disegna un lago di montagna di 40 per 60: il cielo, una cima innevata, un bosco, l'acqua e una barca rossa
def paint_lake():
    image = np.zeros((40, 60, 3))
    for r in range(40):
        for c in range(60):
            if 30 <= r <= 31 and 10 <= c <= 17 - (r - 30) * 2:
                image[r, c] = [0.8, 0.15, 0.1]
            elif r >= 27:
                t = (r - 27) / 12
                image[r, c] = [0.1, 0.45 - 0.2 * t, 0.65 - 0.2 * t]
            elif r >= 21:
                image[r, c] = [0.1, 0.35 + 0.05 * (c % 3), 0.15]
            elif r >= abs(c - 34) + 4 and r < 10:
                image[r, c] = [0.95, 0.95, 0.97]
            elif r >= abs(c - 34) + 4:
                image[r, c] = [0.45, 0.42, 0.45]
            else:
                image[r, c] = [0.55 + r / 50, 0.75 + r / 120, 0.95]
    return np.round(image, 3)


# Non modificare le righe qui sotto
image = paint_lake()
k = int(input())
fig, ax = plt.subplots()
ax.set_title(f"{k} inks")
ax.axis("off")

# Scrivi il tuo codice qui sotto