world.py

   1 #!/usr/bin/env python
   2
   3 import math
   4
   5 import torch, torchvision
   6
   7 from torch import nn
   8 from torch.nn import functional as F
   9 import cairo
  10
  11
  12 class Box:
  13     def __init__(self, x, y, w, h, r, g, b):
  14         self.x = x
  15         self.y = y
  16         self.w = w
  17         self.h = h
  18         self.r = r
  19         self.g = g
  20         self.b = b
  21
  22     def collision(self, scene):
  23         for c in scene:
  24             if (
  25                 self is not c
  26                 and max(self.x, c.x) <= min(self.x + self.w, c.x + c.w)
  27                 and max(self.y, c.y) <= min(self.y + self.h, c.y + c.h)
  28             ):
  29                 return True
  30         return False
  31
  32
  33 def scene2tensor(xh, yh, scene, size=512):
  34     width, height = size, size
  35     pixel_map = torch.ByteTensor(width, height, 4).fill_(255)
  36     data = pixel_map.numpy()
  37     surface = cairo.ImageSurface.create_for_data(
  38         data, cairo.FORMAT_ARGB32, width, height
  39     )
  40
  41     ctx = cairo.Context(surface)
  42     ctx.set_fill_rule(cairo.FILL_RULE_EVEN_ODD)
  43
  44     for b in scene:
  45         ctx.move_to(b.x * size, b.y * size)
  46         ctx.rel_line_to(b.w * size, 0)
  47         ctx.rel_line_to(0, b.h * size)
  48         ctx.rel_line_to(-b.w * size, 0)
  49         ctx.close_path()
  50         ctx.set_source_rgba(b.r, b.g, b.b, 1.0)
  51         ctx.fill_preserve()
  52         ctx.set_source_rgba(0, 0, 0, 1.0)
  53         ctx.stroke()
  54
  55     hs = size * 0.05
  56     ctx.set_source_rgba(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)
  57     ctx.move_to(xh * size - hs / 2, yh * size - hs / 2)
  58     ctx.rel_line_to(hs, 0)
  59     ctx.rel_line_to(0, hs)
  60     ctx.rel_line_to(-hs, 0)
  61     ctx.close_path()
  62     ctx.fill()
  63
  64     return pixel_map[None, :, :, :3].flip(-1).permute(0, 3, 1, 2).float() / 255
  65
  66
  67 def random_scene():
  68     scene = []
  69     colors = [
  70         (1.00, 0.00, 0.00),
  71         (0.00, 1.00, 0.00),
  72         (0.00, 0.00, 1.00),
  73         (1.00, 1.00, 0.00),
  74         (0.75, 0.75, 0.75),
  75     ]
  76
  77     for k in range(10):
  78         wh = torch.rand(2) * 0.2 + 0.2
  79         xy = torch.rand(2) * (1 - wh)
  80         c = colors[torch.randint(len(colors), (1,))]
  81         b = Box(
  82             xy[0].item(), xy[1].item(), wh[0].item(), wh[1].item(), c[0], c[1], c[2]
  83         )
  84         if not b.collision(scene):
  85             scene.append(b)
  86
  87     return scene
  88
  89
  90 def sequence(length=10):
  91     delta = 0.1
  92     effects = [
  93         (False, 0, 0),
  94         (False, delta, 0),
  95         (False, 0, delta),
  96         (False, -delta, 0),
  97         (False, 0, -delta),
  98         (True, delta, 0),
  99         (True, 0, delta),
 100         (True, -delta, 0),
 101         (True, 0, -delta),
 102     ]
 103
 104     while True:
 105         scene = random_scene()
 106         xh, yh = tuple(x.item() for x in torch.rand(2))
 107
 108         frame_start = scene2tensor(xh, yh, scene)
 109
 110         actions = torch.randint(len(effects), (length,))
 111         change = False
 112
 113         for a in actions:
 114             g, dx, dy = effects[a]
 115             if g:
 116                 for b in scene:
 117                     if b.x <= xh and b.x + b.w >= xh and b.y <= yh and b.y + b.h >= yh:
 118                         x, y = b.x, b.y
 119                         b.x += dx
 120                         b.y += dy
 121                         if (
 122                             b.x < 0
 123                             or b.y < 0
 124                             or b.x + b.w > 1
 125                             or b.y + b.h > 1
 126                             or b.collision(scene)
 127                         ):
 128                             b.x, b.y = x, y
 129                         else:
 130                             xh += dx
 131                             yh += dy
 132                             change = True
 133             else:
 134                 x, y = xh, yh
 135                 xh += dx
 136                 yh += dy
 137                 if xh < 0 or xh > 1 or yh < 0 or yh > 1:
 138                     xh, yh = x, y
 139
 140         frame_end = scene2tensor(xh, yh, scene)
 141         if change:
 142             break
 143
 144     return frame_start, frame_end, actions
 145
 146
 147 if __name__ == "__main__":
 148     frame_start, frame_end, actions = sequence()
 149     torchvision.utils.save_image(frame_start, "world_start.png")
 150     torchvision.utils.save_image(frame_end, "world_end.png")