编程模拟自然(二)：仿人工拼接碎片

序·女娲补天篇

　　另一个世界，擎天大柱倾倒，九州大地裂毁。

　　传有一个名叫 NvWa 的人，她炼出五色石补好了天空，万灵始得以安居。

　　...

第零章 需求分析

　　”一定要保证基类安全，这片天地是面向对象设计...要密切关注子类受波及的蔓延态势。“

　　事发两刻钟后，NvWa 接到了通知，当即成立了抢险指挥部并做了重要发言。

　　”天阙碎片散落人间，但有上古架构师盘古留下的设计文档，只要收集齐天地碎片并用五色石加以炼化就可以复原天空。“

　　NvWa 仔细听取了现场工程人员的说明。

　　”立刻落实碎片和五彩石收集工作，大家要在最短时间内完成代码重构，上下一心，尽最大努力挽回不必要的损失。“

　　NvWa 对现场的应急小组下达了指令。

　　...

　　碎片全部收集完毕。

图2-1 图像碎片

 

第一章 预处理

      把碎片颜色信息二值化，即将图像上的像素点的灰度值设置为 0 或 255。

　　二值化

　　图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果

图2-2 二值化

　　　“一言不发架构师。”

第二章 特征提取

　　获取碎片边缘向量信息，分别用 0 和 1 标记白色和黑色。

图2-3 边缘特征提取

　　“/*不是每个编译器都能看到这句话。*/”

第三章 特征比对

　　通常来说，如果两个碎片相连，它们对应的边缘特征相似度也就越高。

　　比较向量的相似度

　　可以用余弦定理计算两个向量的相似度

　图2-4 比对特征值

　　“天阙碎片封印的这段代码似乎是上古程序员写的注释。”

第四章 匹配空间

　　想象有个工作桌，左边是零散的未拼好的碎片，右边是已经拼了的碎片。

图2-5 空白

　　 “我会编程一个美丽的公主哦。”

第五章 迭代匹配

　　有了上面想象的空间，每拼好一张，就在拼好的基础上继续迭代，拼好的一整块碎片就会慢慢变大直至拼接完成。

图2-6 拼接图像

　　“周五了，不知道明天会不会加班。”

第六章 人工干预

　　程序部分已经完了，有时受限于匹配条件，迭代可能会无限地进行下去，此时就需要人工干预。

图2-8 手动拼接

　　“不周山被撞导致天地崩落说明基类遭到破坏的后果是灾难性的。”NvWa 在周六的灾后重建会议上发表重要讲话。

后记

　　“...元纪 24 年 6 月 5 日，星期天，天气晴。”

　　“...那只猿一动不动地蹲在树上，时间仿佛凝固了一万年，斜阳下是它以 PI/4 弧度仰望天空的剪影...”

　　...

　　“...10024 年 6 月 5 日...我们再也没见过那个猿，大概是从天空出现一道裂缝那天起...”

　　--《夏の日记》

附录

　　预知后情，且看下回分解。了解更多请浏览目录导航