JavaScript для рисования изображения с помощью генетического алгоритма


Я сначала разместил этот вопрос на StackOverflow и было указано, что cordereview бы лучше на мой вопрос. У меня были очень хорошие предложения, такие как использование RMS для фитнес-функций, используя UInt8Arrays и рисунок на невидимый холст.

Я написал программу на JavaScript, которая использует генетический алгоритм для воссоздания изображения, используя только треугольники. Вот стратегия:

  • генерировать случайный пул моделей, каждая модель имеет массив треугольников (3 балла и цвет)
  • оценить приспособленность каждой модели. Для этого я сравниваю пиксельной матрицы исходного изображения с моей модели. Я использовать Косинус сходство сравнивать массивы
  • сохранить лучшие модели, и спариваются с ними для создания новых моделей
  • случайно мутировать некоторые модели
  • оценить новый бассейн и продолжить

Она работает довольно хорошо после нескольких итераций, как вы можете видеть здесь: enter image description here

У меня проблема, заключается в том, что это очень медленно, большую часть времени тратится на получение модели пикселей (преобразование списка треугольников (цвет + очки) в массив пикселей). Вот как я делаю это сейчас:

Мои пиксель-массив-это массив 1Д, мне нужно быть в состоянии преобразовать координаты X и Y для индекса:

static getIndex(x, y, width) {
  return 4 * (width * y + x);
}

Тогда я могу нарисовать точку:

static plot(x, y, color, img) {
  let idx = this.getIndex(x, y, img.width);

  let added = [color.r, color.g, color.b, map(color.a, 0, 255, 0, 1)];
  let base = [img.pixels[idx], img.pixels[idx + 1], img.pixels[idx + 2], map(img.pixels[idx + 3], 0, 255, 0, 1)];
  let a01 = 1 - (1 - added[3]) * (1 - base[3]);

  img.pixels[idx + 0] = Math.round((added[0] * added[3] / a01) + (base[0] * base[3] * (1 - added[3]) / a01)); // red
  img.pixels[idx + 1] = Math.round((added[1] * added[3] / a01) + (base[1] * base[3] * (1 - added[3]) / a01)); // green
  img.pixels[idx + 2] = Math.round((added[2] * added[3] / a01) + (base[2] * base[3] * (1 - added[3]) / a01)); // blue
  img.pixels[idx + 3] = Math.round(map(a01, 0, 1, 0, 255));
}

Тогда строки:

 static line(x0, y0, x1, y1, img, color) {
  x0 = Math.round(x0);
  y0 = Math.round(y0);
  x1 = Math.round(x1);
  y1 = Math.round(y1);
  let dx = Math.abs(x1 - x0);
  let dy = Math.abs(y1 - y0);
  let sx = x0 < x1 ? 1 : -1;
  let sy = y0 < y1 ? 1 : -1;
  let err = dx - dy;

  do {
    this.plot(x0, y0, color, img);
    let e2 = 2 * err;
    if (e2 > -dy) {
      err -= dy;
      x0 += sx;
    }
    if (e2 < dx) {
      err += dx;
      y0 += sy;
    }
  } while (x0 != x1 || y0 != y1);
}

И, наконец, треугольник:

static drawTriangle(triangle, img) {
  for (let i = 0; i < triangle.points.length; i++) {
    let point = triangle.points[i];
    let p1 =
      i === triangle.points.length - 1
        ? triangle.points[0]
        : triangle.points[i + 1];
    this.line(point.x, point.y, p1.x, p1.y, img, triangle.color);
  }
  this.fillTriangle(triangle, img);
}

static fillTriangle(triangle, img) {
  let vertices = Array.from(triangle.points);
  vertices.sort((a, b) => a.y > b.y);
  if (vertices[1].y == vertices[2].y) {
    this.fillBottomFlatTriangle(vertices[0], vertices[1], vertices[2], img, triangle.color);
  } else if (vertices[0].y == vertices[1].y) {
    this.fillTopFlatTriangle(vertices[0], vertices[1], vertices[2], img, triangle.color);
  } else {
    let v4 = {
      x: vertices[0].x + float(vertices[1].y - vertices[0].y) / float(vertices[2].y - vertices[0].y) * (vertices[2].x - vertices[0].x),
    y: vertices[1].y
    };
    this.fillBottomFlatTriangle(vertices[0], vertices[1], v4, img, triangle.color);
    this.fillTopFlatTriangle(vertices[1], v4, vertices[2], img, triangle.color);
  }
}

static fillBottomFlatTriangle(v1, v2, v3, img, color) {
  let invslope1 = (v2.x - v1.x) / (v2.y - v1.y);
  let invslope2 = (v3.x - v1.x) / (v3.y - v1.y);

  let curx1 = v1.x;
  let curx2 = v1.x;

  for (let scanlineY = v1.y; scanlineY <= v2.y; scanlineY++) {
    this.line(curx1, scanlineY, curx2, scanlineY, img, color);
    curx1 += invslope1;
    curx2 += invslope2;
  }
}

static fillTopFlatTriangle(v1, v2, v3, img, color) {
  let invslope1 = (v3.x - v1.x) / (v3.y - v1.y);
  let invslope2 = (v3.x - v2.x) / (v3.y - v2.y);

  let curx1 = v3.x;
  let curx2 = v3.x;

  for (let scanlineY = v3.y; scanlineY > v1.y; scanlineY--) {
    this.line(curx1, scanlineY, curx2, scanlineY, img, color);
    curx1 -= invslope1;
    curx2 -= invslope2;
  }
}

Вы можете увидеть полный код здесь

Итак, я хотел бы знать:

  • можно ли оптимизировать этот код ?
  • если да, что бы быть лучший способ сделать это ? Может быть, есть библиотека делает все рисовать намного лучше, чем я ? Или с помощью рабочих ?

Спасибо !



Комментарии