hirax.net::inside out::2009年04月18日

■RubyのArrayクラスに法線・法線角度・ヒストグラム算出メソッドを追加する　

　体を使った運動では、運動をしない期間が続くと、必ず体を思うように動かすことができなくなります。それと同じように、頭を使った運動でも、（自分自身の頭と”手を”動かすような）運動をしない期間が生じると、悲しいほどに「頭の運動能力・バランス感覚」が劣化してしまうものです。逆にいえば、「頭の運動能力・バランス感覚」を保てるかどうかは、自分自身の頭と”手を”動かし続けているか否か、だと思っています。

　ふと気づくと、Rubyのコードを1月くらい書いていません。そこで、RubyのArrayクラスで法線・法線角度・ヒストグラムを算出することができるメソッド・コードを書いてみました。たとえば、下のようなコードを書くと、二次元配列を表面形状と考えた上で(XYのメッシュ間隔は horizontal_resolution により定義します)、その法線が天頂となす角度を計算し、さらに0～90度までのヒストグラムを作成し、出力することができます。Rubyで法線算出などをしたいという人は少ない（というよりほとんどいない）とは思いますが、ニッチということは希少ということでもあるわけで、参考までにここに書いておきます。

require 'pp'
a=[[0,0,0],
     [0,1,0],
     [0,0,0]]
pp a.normalVector(1).slopeDegree.histogram

　ソースコードは下のようになります。不具合などありましたら、教えて頂ければ幸いです。

class Array
  # jun hirabayashi jun@hirax.net 
  # http://www.hirax.net/
  # 2009.04.19
  
  include Math
  
  def normalVector(horizontal_resolution)
  # horizontal_resolution=size of xy mesh
    normal_vector=[]
    ysize=self.length
    xsize=self[1].length
    (ysize-1).times{|y|
       normal_vects_line=[]
      (xsize-1).times{|x|
        v1=[0,horizontal_resolution,
                self[y+1][x].to_f-self[y][x].to_f]
        v2=[horizontal_resolution,0,
                self[y][x+1].to_f-self[y][x].to_f]
        a_norml_vec=[(v1[1]*v2[2]-v1[2]*v2[1]),
                            (v1[2]*v2[0]-v1[0]*v2[2]),
                           -(v1[0]*v2[1]-v1[1]*v2[0])]
        length=sqrt(a_norml_vec[0]*a_norml_vec[0]+
                         a_norml_vec[1]*a_norml_vec[1]+
                         a_norml_vec[2]*a_norml_vec[2])
        a_norml_vec=[a_norml_vec[0]/length,
                            a_norml_vec[1]/length,
                            a_norml_vec[2]/length]
        normal_vects_line<<a_norml_vec
      }
      normal_vector<<normal_vects_line
    }
    return normal_vector
  end
  
  def slopeDegree
    slope_degrees=[]
    self.each{|line|
      slope_degrees_line=[]
      line.each{|val|
        theta=1.0*val[2]*360.0/(2.0*PI)
        slope_degrees_line<<theta
      }
      slope_degrees<<slope_degrees_line
    }
    return slope_degrees
  end
  
  def histogram
    histo=Array.new(90){0}
    self.each{|line|
      line.each{|val|
        deg=val.to_i
        if 0<=val && val<90
          histo[deg]+=1
        end
      }
    }
    return histo
  end

end