src/gridf3.py

   1 import random
   2 from math import sqrt
   3
   4 from intrsc import intersections_from_angl_dist
   5 import linef as linef
   6 import ransac as ransac
   7 import manual as manual
   8 from geometry import l2ad
   9
  10 # TODO comments, refactoring, move methods to appropriate modules
  11
  12 class GridFittingFailedError(Exception):
  13     pass
  14
  15 class BadGenError(Exception):
  16     pass
  17
  18 def plot_line(line, c, size):
  19     points = linef.line_from_angl_dist(line, size)
  20     pyplot.plot(*zip(*points), color=c)
  21
  22
  23 class Diagonal_model:
  24     def __init__(self, data):
  25         self.data = [p for p in sum(data, []) if p]
  26         self.lines = data
  27         self.gen = self.initial_g()
  28
  29     def initial_g(self):
  30         l1, l2 = random.sample(self.lines, 2)
  31         for i in xrange(len(l1)):
  32             for j in xrange(len(l2)):
  33                 if i == j:
  34                     continue
  35                 if l1[i] and l2[j]:
  36                     yield (l1[i], l2[j])
  37
  38     def remove(self, data):
  39         self.data = list(set(self.data) - set(data))
  40
  41     def initial(self):
  42         try:
  43             nxt = self.gen.next()
  44         except StopIteration:
  45             self.gen = self.initial_g()
  46             nxt = self.gen.next()
  47         return nxt
  48
  49     def get(self, sample):
  50         if len(sample) == 2:
  51             return ransac.points_to_line(*sample)
  52         else:
  53             return ransac.least_squares(sample)
  54
  55     def score(self, est, dist):
  56         cons = []
  57         score = 0
  58         a, b, c = est
  59         dst = lambda (x, y): abs(a * x + b * y + c) / sqrt(a*a+b*b)
  60         l1 = None
  61         l2 = None
  62         for p in self.data:
  63             d = dst(p)
  64             if d <= dist:
  65                 cons.append(p)
  66                 if p.l1 == l1 or p.l2 == l2:
  67                     return float("inf"), []
  68                 else:
  69                     l1, l2 = p.l1, p.l2
  70             score += min(d, dist)
  71
  72         return score, cons
  73
  74 def intersection((a1, b1, c1), (a2, b2, c2)):
  75     delim = float(a1 * b2 - b1 * a2)
  76     x = (b1 * c2 - c1 * b2) / delim
  77     y = (c1 * a2 - a1 * c2) / delim
  78     return x, y
  79
  80 class Point:
  81     def __init__(self, (x, y)):
  82         self.x = x
  83         self.y = y
  84
  85     def __getitem__(self, key):
  86         if key == 0:
  87             return self.x
  88         elif key == 1:
  89             return self.y
  90
  91     def __iter__(self):
  92         yield self.x
  93         yield self.y
  94
  95     def __len__(self):
  96         return 2
  97
  98     def to_tuple(self):
  99         return (self.x, self.y)
 100
 101 class Line:
 102     def __init__(self, (a, b, c)):
 103         self.a, self.b, self.c = (a, b, c)
 104         self.points = []
 105
 106     @classmethod
 107     def from_ad(cls, (a, d), size):
 108         p = linef.line_from_angl_dist((a, d), size)
 109         return cls(ransac.points_to_line(*p))
 110
 111     def __iter__(self):
 112         yield self.a
 113         yield self.b
 114         yield self.c
 115
 116     def __len__(self):
 117         return 3
 118
 119     def __getitem__(self, key):
 120         if key == 0:
 121             return self.a
 122         elif key == 1:
 123             return self.b
 124         elif key == 2:
 125             return self.c
 126
 127 def gen_corners(d1, d2):
 128     for c1 in d1.points:
 129         if c1 in d2.points:
 130             continue
 131         pass
 132         try:
 133             c2 = [p for p in d2.points if p in c1.l1.points][0]
 134             c3 = [p for p in d1.points if p in c2.l2.points][0]
 135             c4 = [p for p in d2.points if p in c3.l1.points][0]
 136         except IndexError:
 137             continue
 138             # there is not a corresponding intersection
 139             # TODO create an intersection?
 140         try:
 141             yield manual.lines(map(lambda p: p.to_tuple(), [c2, c1, c3, c4]))
 142         except (TypeError, ZeroDivisionError):
 143             pass
 144             # the square was too small to fit 17 lines inside
 145             # TODO define SquareTooSmallError or something
 146
 147 def dst(p, l):
 148     (x, y), (a, b, c) = p, ransac.points_to_line(*l)
 149     return abs(a * x + b * y + c) / sqrt(a*a+b*b)
 150
 151 def score(lines, points):
 152     score = 0
 153     for p in points:
 154         s = min(map(lambda l: dst(p, l), lines))
 155         s = min(s, 2)
 156         score += s
 157     return score
 158
 159
 160 def find(lines, size, l1, l2, bounds, hough, show_all, do_something, logger):
 161     logger("finding the grid")
 162     new_lines1 = map(lambda l: Line.from_ad(l, size), lines[0])
 163     new_lines2 = map(lambda l: Line.from_ad(l, size), lines[1])
 164     for l1 in new_lines1:
 165         for l2 in new_lines2:
 166             p = Point(intersection(l1, l2))
 167             p.l1 = l1
 168             p.l2 = l2
 169             l1.points.append(p)
 170             l2.points.append(p)
 171
 172     points = [l.points for l in new_lines1]
 173
 174     for trial in xrange(3):
 175         line1, cons = ransac.estimate(points, 2, 800, Diagonal_model)
 176         points2 = map(lambda l: [(p if not p in cons else None) for p in l], points)
 177         line2, cons2 = ransac.estimate(points2, 2, 800, Diagonal_model)
 178         center = intersection(line1, line2)
 179         data = sum(points, [])
 180         diag1 = Line(line1)
 181         diag1.points = ransac.filter_near(data, diag1, 2)
 182         diag2 = Line(line2)
 183         diag2.points = ransac.filter_near(data, diag2, 2)
 184
 185         if show_all:
 186             import matplotlib.pyplot as pyplot
 187             import Image
 188
 189             def plot_line_g((a, b, c), max_x):
 190                 find_y = lambda x: - (c + a * x) / b
 191                 pyplot.plot([0, max_x], [find_y(0), find_y(max_x)], color='b')
 192
 193             fig = pyplot.figure(figsize=(8, 6))
 194             plot_line_g(diag1, size[0])
 195             plot_line_g(diag2, size[0])
 196             pyplot.scatter(*zip(*sum(points, [])))
 197             pyplot.scatter([center[0]], [center[1]], color='r')
 198             pyplot.xlim(0, size[0])
 199             pyplot.ylim(0, size[1])
 200             pyplot.gca().invert_yaxis()
 201             fig.canvas.draw()
 202             size_f = fig.canvas.get_width_height()
 203             buff = fig.canvas.tostring_rgb()
 204             image_p = Image.fromstring('RGB', size_f, buff, 'raw')
 205             do_something(image_p, "finding diagonal")
 206
 207
 208         grids = list(gen_corners(diag1, diag2))
 209
 210         try:
 211             sc, grid = min(map(lambda g: (score(sum(g, []), data), g), grids))
 212             break
 213         except ValueError:
 214             pass
 215     else:
 216         raise GridFittingFailedError
 217
 218     grid_lines = [[l2ad(l, size) for l in grid[0]],
 219                   [l2ad(l, size) for l in grid[1]]]
 220     grid_lines[0].sort(key=lambda l: l[1])
 221     grid_lines[1].sort(key=lambda l: l[1])
 222     if grid_lines[0][0][0] > grid_lines[1][0][0]:
 223         grid_lines = grid_lines[1], grid_lines[0]
 224
 225     return grid, grid_lines
 226