ビルド前設定

• 追加のインクルードファイルパスに\Autodesk\FBX\FbxSdk\2009.1\include; \Autodesk\FBX\FbxSdk\2009.1\include\kbaselib;を設定
• ライブラリファイルパスに\Autodesk\FBX\FbxSdk\2009.1\libを設定
• 追加の依存ファイルにfbxsdk_md2005d.libを設定
• プリプロセッサ定義 : WIN32;_DEBUG;_CONSOLEK_PLUGIN;K_FBXSDK;K_NODLL;_CRT_SECURE_NO_DEPRECATE

何はともあれインポート（読み込み）

バージョンアップにより各種オブジェクト生成関数名、ファイルフォーマット定義マクロ、オブジェクト作成方法など色々変更されましたので旧バージョンのままだとやはり使えません。

以前のバージョンでは全体の管理クラスであるKFbxSdkManagerオブジェクトの作成にKFbxSdkManager::CreateKFbxSdkManagerメソッドを使用していましたが今回からメソッド名が変わりました。
まずこのオブジェクト生成と同時にインポートしてくる情報を受け取るためのKFbxSceneオブジェクトを生成します。

KFbxSdkManager *pSdkManager = NULL; 
KFbxScene      *pScene = NULL;

pSdkManager = KFbxSdkManager::Create();
pScene = KFbxScene::Create(pSdkManager, "");

続いてインポータオブジェクトを生成します。
ここではファイルフォーマットの設定を行いますが、ここも旧バージョンとは違い直接ASCII文字やバイナリコードであることを示すためのマクロがKFbxImporterからなくなっています。
またKFbxStreamOptionsFbxReaderというインポート用オプションが追加され、以前はKFbxImporterで設定していた読み込むべきデータをこちらで設定することになります。

// インポータ作成
KFbxImporter* pImporter = KFbxImporter::Create(pSdkManager, "");

// インポートする情報を設定するオプション
KFbxStreamOptionsFbxReader* lImportOptions=KFbxStreamOptionsFbxReader::Create(pSdkManager, "");

// ファイルフォーマットをファイルから取得
if(!pSdkManager->GetIOPluginRegistry()->DetectFileFormat(file, iFileFormat)) {
    // ファイルフォーマット取得に失敗した場合
    iFileFormat = pSdkManager->GetIOPluginRegistry()->GetNativeReaderFormat();
}

// インポータにファイルフォーマットを設定
pImporter->SetFileFormat(iFileFormat);

// インポータ初期化
const bool bImportStatus = pImporter->Initialize(file);

// ファイルバージョンを取得
pImporter->GetFileVersion(iFileMajor, iFileMinor, iFileRevision);

if(!bImportStatus) {  // インポータ初期化失敗の場合エラーを表示
    puts("FBXImporterの初期化に失敗しました\n");
    printf("エラー内容: %s\n\n", pImporter->GetLastErrorString());

    if(pImporter->GetLastErrorID() == KFbxIO::eFILE_VERSION_NOT_SUPPORTED_YET || 
        pImporter->GetLastErrorID() == KFbxIO::eFILE_VERSION_NOT_SUPPORTED_ANYMORE) 
    {
        puts("FBX SDK 2009.1がサポートしていないバージョンのファイルです\n");
    }
}

いよいよデータ取得に入ります。
今回はノードをたどり必要情報を抜き出すところまではやりませんのでオプションを設定し、シーンオブジェクトに必要情報をロードするだけです。

// インポートする情報を設定
// とりあえずパースしたいので全てtrueで必要情報は全部読み込みます
lImportOptions->SetOption(KFBXSTREAMOPT_FBX_MATERIAL, true);
lImportOptions->SetOption(KFBXSTREAMOPT_FBX_TEXTURE, true);
lImportOptions->SetOption(KFBXSTREAMOPT_FBX_LINK, true);
lImportOptions->SetOption(KFBXSTREAMOPT_FBX_SHAPE, true);
lImportOptions->SetOption(KFBXSTREAMOPT_FBX_GOBO, true);
lImportOptions->SetOption(KFBXSTREAMOPT_FBX_ANIMATION, true);
lImportOptions->SetOption(KFBXSTREAMOPT_FBX_GLOBAL_SETTINGS, true);

bStatus = pImporter->Import(pScene, lImportOptions);

これでシーンオブジェクトの中に必要情報が格納されました。
最後に後片付けを行います

lImportOptions->Destroy();
lImportOptions = NULL;
pImporter->Destroy();
pSdkManager->Destroy();
pSdkManager = NULL;

次回はシーンオブジェクトから必要情報を抜き出作業になります。
また今回作成したファイルはこちらです。
ファイルをダウンロード

担当：松浦（３Ｄ標準形式ｷﾃｸﾚｰ！）

• Integer オブジェクトを参照しているべき変数が、他の型のオブジェクトを参照している。
• そのオブジェクトが「いつ」「どこで」代入されたものなのか分からない。

この手のバグは、問題の発生 (不正な型の代入) と発覚 (エラーの発生) の位置が離れてしまうので、非常に厄介。 発生箇所を絞り込むのが難しいため、プログラムを広範囲に渡って見直すハメになります。

こうしたバグへの対処を容易にするため、私はメソッドの冒頭で引数の型をチェックするようにしています。

require 'date'
require 'check_type'

# 「学生」クラス
class Student

    attr :id
    attr :fname
    attr :lname
    attr :birthday

    # 初期化
    def initialize(id, lname, fname, birthday)
        @id       =check_type(Integer, id,       false);
        @lname    =check_type(String,  lname,    false);
        @fname    =check_type(String,  fname,    false);
        @birthday =check_type(Date,    birthday, false);
    end
end # class Stundent

# 型チェック
def check_type(type, instance, nullable =false)

    if (instance.nil?)
        unless (nullable)
            raise ArgumentError.new("non-nil constraint vioration")
        end
    else
        unless (instance.kind_of?(type))
            raise(ArgumentError::new("type mismatch: #{instance.class} for #{type}"))
        end
    end

    return instance
end

メソッドに不正な型の引数を渡すと、ArgumentError が発生します。

require 'student'

s =Student::new(200, 'Narita', 'Sho', '1981/07/05')

% student.rb:20:in `check_type': type mismatch: String for Date (ArgumentError)
from student:13:in `initialize'
from test.rb:3:in `new'

また、check_type を各メソッドの冒頭に配置することで、そのメソッドがどんな型の引数をとるのか明示することにもなるため、オススメです。

失敗点

・不自由な日本語
最初に問題となったのは、あまりにも不適切な日本語でした。
技術者同士、もしくは友人として技術を解説する場合と異なり、常に敬語、わかりやすい言葉の選択をせまらられた際、とたんに日本語が不自由になります。
最初の３人のお客様にご解説をする際、先輩のヘルプを求めるといった始末でした。

それ以降は次第に頭もまわり、発言で詰まることはなくなったのですが数人のお客様に不明瞭な説明を行い、先輩にも迷惑をかけてしまいました。
少なくとも３度、実際にお客様にご解説するシミュレーションを行うことが必須です。

・まぎらわしい展示品
次に問題となったのは広報用のプレートでした。
馴染みがあるお客様はご理解いただけたのですが、小さい文字・ルーペというプレートから目に関する医療だと勘違いされたとご指摘をいただきました。
コンテンツとしては価値があるデザインも、場所を選ばなくては勘違いを生みやすいため注意が必要です。

・欲張った説明
解説が慣れてくるにつれ問題になってきた点が、欲張りすべてを解説しようとする姿勢です。
私たちはそれぞれのプロジェクトに対し理解があるため、短時間で全てのコンテンツを紹介できている、と考えていたため、お客様の理解する暇を奪ってしまっていました。
それに気づいたのは、駆け足で映像にあわせて説明を行った際のことでした。
注意すべき点は、お客様の表情、声、視線などです。

これに注意をしつつご解説を行ったところ、余裕をもったお話をすることができるようになりました。

次に重要点、成功点についてまとめます。

成功点

・積極性とキーワード
まず重要だと感じたことが積極性・キーワードについてです。
ブースの前を通られるお客様は、よほどの大ブースでない限り一目でこちらの展示品を認識されることは困難です。
そのためパンフレットなどを配り、認識していただくのですが、今回は３つのプロジェクトということ、また機材を持ち込み実践できないこと、などからパンフレットを渡すだけでは不十分でした。

そこで以下のようなキーワードを用いてお客様の注意を引くことにしました。

• バーチャルリアリティ
• フリーハンドな家電操作
• 介護ロボット、パワードスーツ

これらの単語はお客様に少しの興味と面白さをご理解いただく点で大変有用でした。
つまり、プロジェクトとして出展する内容のキーワード（一般的な言葉、面白さを含む）を頭にいれておくことが重要となります。

またプロジェクトの内容とは関係ない展示品も重要ということに気づきました。
写真をごらんください。(*写真を取り込み中です、少しお待ちください）

左側、豚の着ぐるみのディスプレイです。
こちらは１０～３０代の女性の方、大学生の方に大変受けがよく、このディスプレイから派生してお話を聞いていただくことができました。

左手前、社長の名刺とアクセスカード
デザイン、点字もある親切さがよいのですが２枚あるためどちらをお渡しすべきか悩むことが・・・。

右奥、AR用カタログ
こちらは主に医療最前線でご活躍なされている方にご好評でした。
ARの実装方法、機能、使い方を解説する際、また見た目のインパクトもありました。

右側中央、chumby
小型ディスプレイに興味があられる方、chumbyをご存知の方、かわいさを求める方にご好評でした。
豚型ディスプレイから話を持っていくこともできたため、使いやすいのですが、映像サイズが小さいため、詳細解説は難しいといった問題点もあります。

右側手前、ブース用パンフレット
今回は立ち位置がブース左側だったため、このパンフレットを取りに行くと豚型ディスプレイを隠してしまうといった問題がありました。
よって常に６，７枚携行しお客様に見えやすいよう持ってみました。

・展示内容以外の理解
メディカル系のエキスポはあまり出展経験がないため、頻繁にお客様よりどういった会社なのか、とお尋ねされることがありました。
その場合はまず、本来の業務をお伝えし、加えて今回メディカル系ということで３Ｄを前面に押し出した展示をしております、とご説明することで、出展した内容以外のお仕事をいただける可能性があります。
今回のエキスポではWebシステム設計を依頼していただきましたり、展示物以外の話でも盛り上がる場面が 多々ありました。
これにより、普段の業務をよく理解しておく必要性を感じました。

・会話技術を盗む
社長や、人が多く集まっているブースの説明を聞いていると私がご説明する内容以外に、さらに幅広い位置からのご説明をされていることに気づきます。
それらがお客様を長い時間ひきつけ、余裕を持って全てのプロジェクトを解説できることにつながっているようでした。
プログラムコードと同じようにうまい人の技術を盗むことは重要です。

結び

今回のエキスポでは技術的な利点だけではなく、プレゼンテーション、営業的な利点も多く得ることができました。
これらはマシンと向かい合っているときには経験できず、また学生である私にはほとんど味わったことがないものです。
次回以降のエキスポにはこれらを元に準備をすすめ、また会場で更なるプレゼンテーション能力を得たいと思います。
それでは、つたないレポートでしたがこのあたりで。

担当：松浦

いくつかの円が与えられます。これらの円を全て含むことが出来る最小の長方形の横幅を求めるプログラムを作成しなさい。ただし、どの円も長方形の底辺に接するように含めなければなりません。

http://icpcres.ecs.baylor.edu/onlinejudge/index.php?option=com_onlinejudge&page=show_problem&problem=953

以前のエントリで紹介した問題とほとんど同じ問題です。大きく違うところは以下の2つ。

• 「長方形の横幅の最小値が閾値以下か？」が「長方形の横幅の最小値はいくつか？」になった
• 「二つの円の間にもう一つの小さな円が入り込むことはない」という仮定がなくなった

まずは前者ですが、これは特筆すべきこともありません。ただ書き換えるのみです。

/* 
円の半径の並び、円の個数を引数として受け取る。
円を詰められる最小の長方形の横幅を返す。
( next_permutationは順列を生成する。algorithmヘッダの中で定義されている)
*/
double execute(int *radii, int rNum){
  double result;

  sort(radii, radii+rNum);
  result = calculate(radii, rNum);

  while (next_permutation(radii, radii+rNum))
    result = min(result, calculate(radii, rNum))
  return result;
}

これに比べて、後者の変更は厄介です。アルゴリズムから考え直さなければいけません。

与えられた半径とその並べる順番に対してそれを詰められる長方形の最小の幅を返す、次のようなアルゴリズムを考えてみました。

• 1つ目の円は、長方形の左端に置く。
• 2つ目以降の円は、今までに長方形に詰めた円の中で中心が一番右側のものに接するように置く。ただし、それが不適切な置き方になってしまったときは、右から2番目の円に接するように置く。それでも駄目なら右から3番目、4番目・・・と試していく。
• 円の「不適切な置き方」というのは、その円が別の円と重なってしまう、あるいは長方形の左端のさらに左側にはみ出してしまうような置き方である。
• 全ての円を詰め終わったら、全ての円の右端の位置を調べ、その中で最も右側にあるものの左右方向の位置を返す。

さて、ここで不安になるのが計算量です。上記のアルゴリズムはO(n³)のオーダになっています。さらにこれを可能な円の並べ方の数だけ繰り返しますので、結局O(n³ × n!)の時間が必要になります。
一見絶望的なオーダですが、問題文によると円の数は最大で8個と書かれていますので、これでも十分間に合います。
それでは、実装してみましょう。

円の個数の最大値
const int MAX_R = 8;

/*
円の半径の配列と円の個数を引数として受け取る。
配列の通りに円を詰めたときの横幅を返す。
*/
double calculate(double *radii, int rNum){
  // 円の中心の横方向の座標を格納する配列。
  // 長方形の左端を0.0とする。
  double position[MAX_R];

  position[0]=radii[0];

  for (int i=1; i<rNum; i++){
    int adjacence = i;
    bool invalid_place;

    do {
      adjacence--;

      // 1番目の円の隣に(i)番目の円を置く場合
      if (adjacence==0){
        position[i] = max(position[i], radii[i]);
        break;
      }

      // adjacence 番目の円の隣に i 番目の円を置く場合
      position[i] = position[adjacence] + width(radii[adjacence], radius[i]);

      // 不適切な置き方かどうかチェック
      invalid_place = false;
      // 他の円との重なりをチェック
      for (int j=0; j<adjacence && !invalid_place; j++)
        invalid_place = lap(radii, position, j, i);

      // 長方形からのはみ出しをチェック
      invalid_place = invalid_place ||  position[i]<=radii[i];

    } while (invalid_place);

  }

  // 円の右端を計算
  double result[MAX_R];

  for (int i=0;i<rNum;i++)
    result[i]=position[i]+radii[i];

  // 最大のものを返す
  return *max_element(result, result+rNum);
}

半径 r1 の円と半径 r2 の円を並べたとき、それらの中心の
横方向の距離を返す。
double width(double r1,double r2){
  return sqrt((r1+r2)*(r1+r2)-(r1-r2)*(r1-r2));
}

r1_index番目の円とr2_index番目の円が重なっているかどうかを返す。
2つの円の中心同士の距離と、半径の和を比較することで求める。
bool lap(double *radii, double *position, int r1_index, int r2_index){
	double r1_x = position[r1_index];
	double r2_x = position[r2_index];
	double r1_y = radii[r1_index];
	double r2_y = radii[r2_index];

	return (Molar_Morrison(r2_x-r1_x, r2_y-r1_y) < radii[r1_index]+radii[r2_index]);
}

分かりづらい点といえば、「1番目の円の隣に i 番目の円を置く場合」の部分でしょうか。
このケースでは、「置いた円が長方形をはみ出しているか」のチェックを行い、はみ出していれば長方形の左端と接するように置きなおすことになります。ここで、はみ出しているかどうかは position[i] < radii[i] を使って判定できますので、結局 position[i] = max(position[i], radii[i]); と書けば、はみ出しているかのチェックとその場合の値の書き換えが同時に出来ることになります。

接している2つの円の横幅を求める処理は、入力値がdouble型になってテーブル引きが出来なくなった関係で、毎回計算するように書き換えました。これをwidth関数としてまとめています。
また、2つの円の重なりを判定するlap関数にMolar_Morrison関数を使ってみました。これは(x, y)ベクトルの長さを計算する関数ですが、詳細はこちらをご覧ください。

このようにして、無事プログラムは完成しました。
プログラムを再利用することのメリットは、一度打ったコードをもう一度打ち直さないという作業の省略のみにとどまりません。アルゴリズムだけを読み取って再利用すれば、一度行った試行錯誤をもう一度繰り返さないという、思考の省略もできるのです。
もちろん、プログラムからアルゴリズムを読み取るためには、そのプログラムが綺麗に描かれていることが重要になってきます。「この関数をコピーして使うことはもうないから」などと言わず、常に読みやすいコードを書くことを心がけたいものです。

腕の立つプログラマのコードというのはきちんと構造化されいるため、コメントに頼らずとも作者の意図をきちんと読み取ることができます。 しかし、そのようなコードを書くプログラマは、コメントもきちんと付けるもの。 むしろ、初心者や読みづらいコードを書くプログラマほど、コメントも疎かになる傾向があるようです。
彼らが自分のソースコードにコメントを付けない理由として挙げるものとしては、

時間がなかったから。(急いで修正したから。)

公開するつもりのないコードだから。

コメントを付けると、コメントに頼ってコードを読むようになってしまうから。

コメントを入れるのと、素人のコードっぽく見えるから。

コードの可読性は品質には影響しない。可読性をあげて良いことがあるのか？

などなど……。（いずれも、実際に言われたことがある。)
人それぞれに事情や主義主張があるのは分かりますが、正直「そのコードの保守運用をさせられるこっちの身にもなってくれ」と言いたくなります。(そして、実際に言っています。^^;)

]]> コメントのないコードの例

次に示す関数は、西暦 1年 1月 1日からの経過日数から日付を計算し、yyyy/mm/dd の形式で表示するものです。
紀元前の日付や閏年も考慮に入れているため、なかなかに複雑なコードになっています。
それにも関わらず、コメントが一切ないので読みづらいことこの上ありません。
このコードを読め (あるいはデバッグしろ) と言われたら、誰だって (´д｀;)ｴｪｰ となるのではないでしょうか。

const int MONTH_DAYS[] ={ 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 }; const int MONTH_DAYS_BHX[] ={ 0, 31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 }; bool bissextile(int y){ assert(y); return !(y % 4) && (y % 100 || !(y % 400)); } void printDate(int nIdentity){ if (nIdentity >= 0){ int y =1; int m =JAN; for (;;){ if (bissextile(y)){ if (nIdentity < 366){ while (nIdentity >= MONTH_DAYS_BHX[m]) nIdentity -=MONTH_DAYS_BHX[m++]; break; } nIdentity -=366; } else { if (nIdentity < 365){ while (nIdentity >= MONTH_DAYS[m]) nIdentity -=MONTH_DAYS[m++]; break; } nIdentity -=365; } ++y; } printf("%04d/%02d/%02d\n", y, m, nIdentity + 1); } else { nIdentity =-(nIdentity + 1); int y = -1; int m =DEC; for (;;){ if (bissextile(y)){ if (nIdentity < 366){ while (nIdentity >= MONTH_DAYS_BHX[m]) nIdentity -=MONTH_DAYS_BHX[m--]; printf("%04d/%02d/%02d\n", y, m, MONTH_DAYS_BHX[m] - nIdentity); break; } nIdentity -=366; } else { if (nIdentity < 365){ while (nIdentity >= MONTH_DAYS[m]) nIdentity -=MONTH_DAYS[m--]; printf("%04d/%02d/%02d\n", y, m, MONTH_DAYS[m] - nIdentity); break; } nIdentity -=365; } --y; } } return; }

コメントを入れてみる

では、このコードにコメントを入れてみましょう。
どれだけ読みやすくなるかを、自分の目で確かめてください。

//月の日数 (平年用) const int MONTH_DAYS[] ={ 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 }; //月の日数 (閏年用) const int MONTH_DAYS_BHX[] ={ 0, 31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 }; //閏年の判定 bool bissextile(int y){ assert(y); return !(y % 4) && (y % 100 || !(y % 400)); } //日付の計算・表示) void printDate(int nIdentity){ if (nIdentity >= 0){ //紀元 (A.D.) ---------------------------------------------------------- //西暦元年 1月から開始 int y =1; int m =JAN; //１年未満になるまで、日数を引く for (;;){ if (bissextile(y)){ //閏年の場合 if (nIdentity < 366){ while (nIdentity >= MONTH_DAYS_BHX[m]) nIdentity -=MONTH_DAYS_BHX[m++]; break; } nIdentity -=366; } else { //平年の場合 if (nIdentity < 365){ while (nIdentity >= MONTH_DAYS[m]) nIdentity -=MONTH_DAYS[m++]; break; } nIdentity -=365; } ++y; //１年先 (未来) へ } // for(;;) printf("%04d/%02d/%02d\n", y, m, nIdentity + 1); } else { //紀元前 (B.C.) -------------------------------------------------------- nIdentity =-(nIdentity + 1); //紀元前 1年12月から開始 int y = -1; int m =DEC; //１年未満になるまで、日数を引く for (;;){ if (bissextile(y)){ //閏年の場合 if (nIdentity < 366){ while (nIdentity >= MONTH_DAYS_BHX[m]) nIdentity -=MONTH_DAYS_BHX[m--]; printf("%04d/%02d/%02d\n", y, m, MONTH_DAYS_BHX[m] - nIdentity); break; } nIdentity -=366; } else { //平年の場合 if (nIdentity < 365){ while (nIdentity >= MONTH_DAYS[m]) nIdentity -=MONTH_DAYS[m--]; printf("%04d/%02d/%02d\n", y, m, MONTH_DAYS[m] - nIdentity); break; } nIdentity -=365; } --y; //１年前 (過去) へ } // for(;;) } return; }

このようにコメントが付けられていれば、プログラマの意図がコード中に明示されるため、読む側は頭の中で流れを整理しやすくなり、バグの特定なども容易になります。

]]> tag:www.codelogy.org,2008://28.10303 2008-02-17T11:46:39Z 2008-02-17T12:22:02Z

最近よく名前を聞くようになった Scala という言語で遊んでみました。 ...

最近よく名前を聞くようになった Scala という言語で遊んでみました。

]]> Scala の特徴

Scala (スカラ、Scalable Language) はオブジェクト指向言語と関数型言語の特徴を統合したマルチパラダイムのプログラミング言語である。

wikipedia

様々な特徴があるようなのですが、個人的に気になったのが、

• 型推論を用いた静的型付けの言語である
• パターンマッチが使える
• 遅延評価がある
• 構文解析のためのパーサーコンビネータが標準ライブラリにある
• Java や .NET Framework のライブラリが使える
• 標準ライブラリに Actor と呼ばれる Erlang のような文法の軽量プロセスがある

です。 理由としては、前半 4 つは Haskell の特徴でもあるので、Haskell 使いとしては見逃せません。 Java の Swing は使い慣れているので、GUI を作るのが楽そうだし、Erlang のような並列処理については前々から使ってみようと思っていたからです。

チュートリアルに沿って

手始めに、A Scala Tutorial for Java programmers (和訳) というチュートリアルを読み進めていきました。 Scala の概要を説明するのが目的だそうです。 (チュートリアルが古いのか、println 関数は、Console.println でないとコンパイルが通りませんでした。)

全てはオブジェクト

Scala では全てのもの (関数や数など) はオブジェクトとして定義されています。 そのため、関数型言語のように、関数を別の関数の引数にしたり、関数を返す関数を定義することが自然にできます。 例えば、以下のプログラム

1 + 2 * 3 / x

は、

1.+(2.*(3./(x)))

と同じ意味で、数字オブジェクトに四則演算のオペレータが定義されていることが窺えます。

上記のような四則演算以外でも、オブジェクトのメソッドの引数が一意に定まる場合、「.」とカッコを省略することができるようです。 例えば、以下のような書き方ができます。

import javax.swing._ //* の代わりに _ を使うようです import java.awt._ object SwingTest{ def main(args: Array[String]) = { var frame = new JFrame frame setDefaultCloseOperation (JFrame EXIT_ON_CLOSE) frame setSize new Dimension (640, 480) frame setVisible true } }

Java の Swing を呼び出して、640x480 のウインドウを出す例ですが、main 内の frame のメソッド呼出しが Java のそれとはかなり違います。 さらに、setDefaultCloseOperation と setSize はともに 1 引数ですが、前者にはカッコがあって、後者はありません。 こうしないとコンパイルが通らないからです。 ためしに、setDefaultCloseOperation の引数を 3 * 2 にしてみたら、カッコなしでもコンパイルが通りました。 どうやら、演算子の優先順位と左結合、右結合によってうまくいったりいかなかったりするようです。

無名関数

関数型言語のいうところのλ式と似たようなものである無名関数が使えます。

import javax.swing._ import java.awt._ import java.awt.event._ class ActionListenerProc(f: ActionEvent => Unit) extends ActionListener{ override def actionPerformed(ev: ActionEvent) = { f(ev) } } object SwingTest2{ def createUI(pane: JPanel) = { var but = new JButton // 無名関数を使っている but addActionListener (new ActionListenerProc (ev => Console.println(ev))) pane add but } def main(args: Array[String]) = { var frame = new JFrame frame setDefaultCloseOperation (JFrame EXIT_ON_CLOSE) frame setSize new Dimension (640, 480) createUI ((frame getContentPane).asInstanceOf[JPanel]) frame setVisible true } }

無名関数は、({引数} => {式}) という形で宣言することができます。 複数の引数がある場合、({引数1} => {引数2} => ... => {式}) という風に宣言できます。 上記のプログラムは、無名関数を使って、ボタンが押されたら ActionEvent の内容を出力します。

パターンマッチ

パターンマッチの例のため、Haskell でいうところの Maybe を定義してみました。 Maybe は計算が失敗する可能性のある時に返すものです。 まったく同じものが、Scala では Option というオブジェクトとして存在します。

//Maybe の定義 abstract class Maybe[A] case class Just[A](v: A) extends Maybe[A]{ val value = v } case class Nothing[A] extends Maybe[A] object MaybeTest{ def find[A](l:List[A], key:A): Maybe[A] = { for(x <- l) if (x == key) return Just(x) return Nothing[A] } def search[A](db:List[A], key:A) = { // Maybe[A] を使ったパターンマッチ find(db, key) match { case Just(v) => Console.println(v + ": found") case Nothing() => Console.println(key + ": not found") } } def main(args: Array[String]) = { val db = List("Narita", "Saito", "Matsuura", "Tayama") search(db, "Narita") search(db, "Nihei") } }

パターンマッチできるクラスは、case class で定義する必要があります。 基底クラスを一つ作り、それを継承した case class を複数作る、というのが一般的です。 上記の例では、抽象クラス Maybe[A] (ジェネリック型。A は型パラメータ) を継承して、パターンマッチ可能な Just[A](v: A) と Nothing[A] というクラスを定義しています。

search メソッドの中で match {} という構文を用いて、find メソッドの返り値に対してパターンマッチを行っています。 それぞれのパターンの => の直前に if 文を書いて制限を加えることもできます。

型推論

型推論を用いて、型を明記することなく静的に型をチェックできるはずなのですが、メソッドの引数には型を付けなくてはならないようで、あまりありがたみがありません。

trait Show{ def show(): String } class Hoge extends Show{ override def show() = "Hoge" } object InfTest{ //a show を使っているのだから、Show くらい推論してほしい def print(a: Show) = { Console println (a show) } def main(args: Array[String]) = { print(new Hoge) } }

trait を用いて、Mixin 専用のクラスを作ることができます。 この例では、文字列を返すメソッド show を持つ Show クラスを定義します。 それを Hoge が Mixin して、show メソッドを定義します。 そして、InfTest の print メソッドは、引数 a の show メソッドを呼び、それをコンソールに出力します。 ここで、この print メソッドの引数は Show クラスと推論して欲しいのですが、引数 a の型を明記しないとコンパイルエラーがでます。 メソッドのオーバーロードやクラススコープなどによって、同名のメソッドが存在しうるため、型の推論ができないのではないかと思われます。

所感

チュートリアルを読んだ程度ですが、大雑把に Scala の使い方が分かりました。 構文にはなんだか曖昧な部分が多いように感じられましたが「しばらく書いていれば何となく分かる」感じの言語でした。

マルチパラダイム言語と呼ばれていますが、どちらかというとまだオブジェクト指向よりな部分が多いと思います。 Java よりオブジェクトの種類が細分化され、singleton なら object, Mixin 専用なら trait, パターンマッチ可にする case, 従来のクラスと同じ class などがあるようです。 継承の仕方や型の表現に対してもいくつかの表現があり、覚えなければならない規則はなかなか多そうです。

遅延評価、パーサコンビネータ、Erlang ライクな並列処理についても、もう少し遊んでみてから書こうと思います。

担当：齋藤 (まだ Haskell の方が好き)

]]> tag:www.codelogy.org,2007://28.10233 2008-02-07T14:00:00Z 2008-05-01T08:30:43Z

二次元座標上の2点間の距離を求めたいとき、複素数の絶対値を求めたいとき、その他...

二次元座標上の2点間の距離を求めたいとき、複素数の絶対値を求めたいとき、その他いろいろなときに x = √(a² + b²) という式を使います（これをpythagorean additionと言うそうです）。これを実装するとき、

sqrt( a*a + b*b )

という文がよく使われますが、この文を無闇に使っていると、あまり嬉しくない事態を引き起こすことになります。

]]> さて、この文ののどこがいけないのでしょうか。
賢明な皆さまはもうお気づきでしょうが、a*a + b*bはオーバーフローを引き起こすおそれがあるのです。変数の値域を保証できるのならともかく、そうでなければ次に挙げる3つの対策のいずれかを採るべきです。

1.式変形

a' = max( |a|, |b| ),
b' = min( |a|, |b| )
とおくと、

√(a² + b²) = a'√(1 + (b'/a')²)

と変形できます。この式を使うとオーバーフローのリスクを減らすことができます。
実装する際は、うっかり0除算のチェックを忘れないように注意してください。

2.hypot()関数を使う

C ( C++ )言語の math.h ( cmath ) ヘッダには hypot() という関数が定義されていて、double型の引数 a, b に対し √(a² + b²) をdouble型で返してくれます。この関数は（返り値がdouble型に収まる限り）オーバーフローを起こさないように設計されているはずですので、安心して使うことができます。

3.Moler-Morrison Algorithmを使う

さて、こちらが今日の本題です。
Cleve Moler と Donald Morrison は、√(a² + b²)を求めるための、短く、堅牢で、正確で、そして四則演算しか使わないアルゴリズムを発表しました。これをC++言語で書き直したものを御覧下さい。

double Molar_Morrison(double a, double b){ a = fabs(a); b = fabs(b); if (a < b) swap(a, b); if (b == 0) return a; const int ITERATION_NUMBER = 3; double s; for (int i=0; i<ITERATION_NUMBER; i++){ s=(b/a)*(b/a); s/=4+s; a+=2*a*s; b*=s; } return a; }

このアルゴリズムの動作の肝を説明します。
√((a+2as)² + (bs)²) は、式変形をしてみると √(a² + b²) に全く等しいことが分かります。また明らかに s<1なので、bの値は0に収束していきます。したがって、aは次第に√(a² + b²)に収束していくと言えるのです。

さて、プログラム中に ITERATION_NUMBER という定数が登場します。
これは「この回数だけループを繰り返せばdouble型で十分な精度が得られる」という数字です。ループを3回繰り返せば20桁の精度で解を求めることができ、また1回繰り返すごとに精度の桁数は少なくとも3倍になることが分かっています。

このプログラムは実行速度の面では若干の不安が残りますが、forループをアンローリングし、コンパイラの最適化オプションを使うなどの高速化を施せば、hypot()関数にも引けを取らない速度まで改善させることが出来ます。

また、オーバーフローのリスクが少ないこと、四則演算のみで確かに計算できていることにも注目してください。

実装の簡単さ・分かりやすさから、つい安直な方法を選んでしまいがちです。が、一時は面倒でも確実な方法を採ったほうが、最終的に面倒が少ないに違いないのです。

担当：田山（ピタゴラス加算の記号もあるらしいのですが、どう見ても排他的論理和です）

]]> tag:www.codelogy.org,2008://28.10168 2008-01-17T13:45:08Z 2008-01-22T00:45:26Z

最近、画像処理についての会話をよく聞くので少し自分でもやってみました。 ...

最近、画像処理についての会話をよく聞くので少し自分でもやってみました。
今回使用したライブラリはIntel社のOpenCVというライブラリです。

ダウンロードは以下のリンクより行えます。
http://sourceforge.net/projects/opencvlibrary/


このライブラリを使用することによって画像やWebカメラから入力した人間の顔や目の位置などが、わずか２０数行のコードで書くことができます。
今回はこれを使って背景画像を動的に更新し、そこに入ってきたオブジェクトを認識してみます。

]]> 1.処理の流れ

• Webカメラデバイスハンドラを作成し画像をキャプチャ
• 画像をopenCVで取り扱う画像形式からからRGBに変換し、色の極端に変化したところのしきい値により背景と前景を区別する
• 前景と判定されたピクセルのみを、出力画像にコピー

背景画像の更新はキャプチャされた画像を重みつき差分で前回画像と合成し、それを比較することで背景とし、それとは異なる値を前景として出力します。 処理の流れはこのような感じですが、あまり注意すべきこともないですので、コーディングしてみます。

2.ソースコード

//main.cpp #include <stdio.h> #include <cv.h> #include <highgui.h> #include <tchar.h> #pragma comment(lib, "cv.lib") #pragma comment(lib, "cvaux.lib") #pragma comment(lib, "cvcam.lib") #pragma comment(lib, "cvhaartraining.lib") #pragma comment(lib, "highgui.lib") #define ALPHA 0.1 // 背景合成の重み #define RGB_DIFF 30 // RGBの合計の差がこれ以下で前景判定 int main(int argc, char *argv[]) { IplImage *frame, *new_image, *bg_image, *fg_image, *mask_image; CvCapture *captureDev; // デバイスハンドラの作成 if(!(captureDev = cvCaptureFromCAM(0))){ MessageBox(NULL, _T("デバイスハンドラの作成に失敗しました。"), _T("エラー"), MB_ICONEXCLAMATION); return (-1); } // 初期化 // 画面サイズを得るために一度キャプチャします if(!(frame = cvQueryFrame(captureDev))){ MessageBox(NULL, _T("画面サイズの取得に失敗しました。"), _T("エラー"), MB_ICONEXCLAMATION); return(-2); } cvNamedWindow("input", CV_WINDOW_AUTOSIZE); cvNamedWindow("output", CV_WINDOW_AUTOSIZE); const int width = frame->width; const int height = frame->height; // カメラからのキャプチャ画像をRGB変換した画像 new_image = cvCreateImage( cvSize( width, height), IPL_DEPTH_8U, 3); // マスク画像 mask_image = cvCreateImage( cvSize( width, height), IPL_DEPTH_8U, 1); // 前景画像 fg_image = cvCreateImage( cvSize( width, height), IPL_DEPTH_8U, 3); // 背景画像 bg_image = cvCreateImage( cvSize( width, height), IPL_DEPTH_32F, 3); // メインループ while( cvWaitKey(1) != 'q' ){ // キャプチャ if( !(frame = cvQueryFrame(captureDev)) ) { MessageBox(NULL, _T("キャプチャに失敗しました。"), _T("エラー"), MB_ICONEXCLAMATION); goto FINALIZE; } // frameの内容をRGB変換 cvCvtColor(frame, new_image, CV_HSV2RGB); // マスク画像作成 for (int i = 0; i < width * height; i++){ unsigned char *uc_new_ptr = (unsigned char*)&new_image->imageData[i * 3]; // カメラ画像のRGB画素ポインタ unsigned char new_b = uc_new_ptr[0]; unsigned char new_g = uc_new_ptr[1]; unsigned char new_r = uc_new_ptr[2]; float *f_bg_ptr = (float*)&bg_image->imageData[(i * 3) * sizeof(float)]; // 背景画像のRGB画素ポインタ int bg_b = (int)f_bg_ptr[0]; int bg_g = (int)f_bg_ptr[1]; int bg_r = (int)f_bg_ptr[2]; // 背景とカメラ画像の色の「距離」を計算 int diff = abs((int)new_b - bg_b) + abs( (int)new_g - bg_g) + abs( (int)new_r - bg_r); if(diff > RGB_DIFF) Mask_image->imageData[i] = 1; // 前景 else mask_image->imageData[i] = 0; // 背景 } // 背景差分で背景を更新する cvRunningAvg( new_image, bg_image, ALPHA); // 前景画像（のコピー先）を黒くする memset( fg_image->imageData, 0, width * height * 3); // 背景部分以外を前景画像にコピーする cvCopy( new_image, fg_image, mask_image); // ウィンドウ表示 // Webカメラからキャプチャした画像 cvShowImage("input", frame); cvShowImage("output", fg_image); } FINALIZE: // 終了処理 cvDestroyWindow("input"); cvDestroyWindow("output"); cvReleaseImage( &new_image); cvReleaseImage( &fg_image); cvReleaseImage( &bg_image); cvReleaseImage( &mask_image); cvReleaseCapture(&captureDev); return(0); }

3.実行結果

こちらが実行結果です。inputがキャプチャ画像、outputが背景と判断された部分を黒く表示しています。


手をキャプチャしてみました。前景と判断された部分が判定されています。


これらのように動的に背景画像を更新して、手のオブジェクトだけを抽出することができました。 機会がありましたら、次は手のモーションが何を行っているかなどの判定も行ってみようかと思います。

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