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Aislo/B05_Profile/B05_Profile_Engine_RouteInitial_Fit.py
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eomsangdonandClaude Opus 5.5 c7d63c1b78 feat(775-1·775-2): 평면계획선 예정노선 맞춤 — 곡선 수 그대로 교각점 · R 최소제곱 + 측점 · 최소 R 벌점 · 수정 끝 = 수정 전 곡선 수 틀
- 새 B05_Profile_Engine_RouteInitial_Fit: 성긴 최소제곱 맞춤 · 측점 벌점 1 → 1000 · 끝 확인(곡선 수 · MC 측점 어김 0 · R ≥ 최소 R) · 수정 끝 틀 고르기(예정노선 거리 덜 늘어나는 합침)
- merged_follow: 합치기 뒤 측점 맞춤 대신 맞춤 · 끝 확인 못 지나면 지금 측점 맞춤으로 물러남 · keep_curves
- /route/follow: 수정 전 곡선 수 = 본문 keep_curves 또는 저장 노선 곡선표 · 응답 keep_curves · curve_note
- 773 여덟 꼴 평균 최대 26.5 → 6.9 m · 평균 3.80 → 1.24 m · N 유지 8/8 · 측점 어김 0 · R 미달 0 · 물러남 0
- 지킴 시험 test_775_route_fit 새로 · test_758_1 그대로 통과(입력 덧점 정리로 체인 · 추적 같은 선)

Co-Authored-By: Claude Opus 5.5 <noreply@anthropic.com>
2026-11-03 20:42:48 +09:00

197 lines
8.5 KiB
Python

"""평면계획선 예정노선 맞춤(775 · 요구 615 · 617 · 분석 773 갈래 M) — 곡선 수 그대로 교각점 · R.
`..._Follow.merged_follow` 가 같은 쪽 합치기 뒤 부름(체인 처음 · `/route/plan` · `/route/replan` ·
`/route/follow` · 추천 「예상노선 추적」).
- `fit_to_expected` = 틀(곡선 수) 그대로 교각점 · R 를 예정노선 1 m 점 거리 제곱합 최소로(성긴
자코비안 · 이웃 곡선만) → 가까운 일반측점 고름 → 「이웃 MC 사이 = 측점 사이」 · 「R ≥ 최소 R」
벌점을 1 → 1000 으로 키우며 다시 맞춤 → 4 자리 · R 2 자리 반올림 → 끝 확인(MC 측점 어김 0 ·
R ≥ 최소 R · 곡선 수 그대로) · 못 지나면 None(부르는 쪽이 지금 측점 맞춤으로 물러남 · 스냅 절대).
- `frame_for_count` = 수정 끝 틀 고르기 — 꺾임마다 곡선인 선에서 예정노선 거리가 가장 덜 늘어나는
합침(교각점 지움 · 같은 쪽 둘 → 바깥 직선 교점)을 차례로 해 곡선 수 N · 굽이가 N 보다 적으면
그대로.
"""
from __future__ import annotations
import numpy as np
from scipy.optimize import least_squares
from scipy.spatial import cKDTree
from shapely.geometry import LineString, Point
from B05_Profile.B05_Profile_Engine_RouteInitial_Radius import _flat
from B05_Profile.B05_Profile_Engine_RouteInitial_Station import (
STATION_M,
curve_mc_chainages,
off_station_count,
)
from common_util.common_util_route_polyline import PlannedPolyline, build_planned_polyline
Xy = tuple[float, float]
PENALTY_STEPS = (1.0, 10.0, 100.0, 1000.0)
def _build(points: list[Xy], radii: list[float], min_radius_m: float) -> PlannedPolyline:
n = len(points)
return build_planned_polyline(
points,
min_radius_m=min_radius_m,
simplify=False,
curve_flags=[False] + [True] * (n - 2) + [False],
radii=[None, *radii, None],
)
def _along(coords: np.ndarray) -> np.ndarray:
return np.concatenate([[0.0], np.cumsum(np.hypot(*np.diff(coords, axis=0).T))])
def _samples(vertices, step: float) -> np.ndarray:
c = np.asarray(vertices, float)
ch = _along(c)
s = np.arange(0.0, ch[-1] + 1e-9, step)
return np.c_[np.interp(s, ch, c[:, 0]), np.interp(s, ch, c[:, 1])]
def _plain(expected: list[Xy]) -> list[Xy]:
"""곧은 줄 위 덧점 지움 — 조밀화한 예정노선 · 원본이 같은 맞춤(체인 · `/route/follow`)."""
return list(LineString(expected).simplify(1e-6).coords)
def _frame(line: PlannedPolyline, min_radius_m: float) -> tuple[list[Xy], list[float]]:
points, _, radii = _flat(line)
return points, [r if r else min_radius_m for r in radii[1:-1]]
def _fit(points0, radii0, expected, min_radius_m, targets=None, w_mc=0.0, r_pen=5.0, nfev=100):
"""교각점(끝 둘 고정) · R 최소제곱 — targets 주면 이웃 MC 사이 길이 = 측점 사이 벌점."""
P = np.asarray(points0, float)
n = len(P) - 2
E = _samples(expected, 1.0)
sE = np.arange(len(E), dtype=float)
eline = LineString(expected)
s_ip = np.array([eline.project(Point(p)) for p in P])
m, n_t = len(E), (n if targets is not None else 0)
sparsity = np.zeros((m + n + n_t, 3 * n), dtype=bool)
for k in range(1, n + 1):
lo, hi = s_ip[max(0, k - 2)] - 30, s_ip[min(n + 1, k + 2)] + 30
rows = np.where((sE >= lo) & (sE <= hi))[0]
for c in (2 * (k - 1), 2 * (k - 1) + 1, 2 * n + k - 1):
sparsity[rows, c] = True
sparsity[m + max(1, k - 1) - 1 : m + min(n, k + 1), c] = True
if n_t:
sparsity[m + n + max(1, k - 2) - 1 : m + n + min(n, k + 2), c] = True
gaps = np.diff(np.concatenate([[0.0], targets])) if n_t else None
def unpack(x):
pts = [tuple(P[0]), *(tuple(p) for p in x[: 2 * n].reshape(n, 2)), tuple(P[-1])]
return pts, list(x[2 * n :])
def resid(x):
pts, radii = unpack(x)
line = _build(pts, radii, min_radius_m)
d = cKDTree(_samples(line.vertices, 0.25)).query(E)[0]
ok = len(line.curves) == n
built = np.array([c.radius_m for c in line.curves]) if ok else np.zeros(n)
out = [d, r_pen * np.maximum(0.0, min_radius_m + 0.01 - built)]
if n_t:
mc = np.array(curve_mc_chainages(line)) if ok else np.full(n, 1e4)
out.append(w_mc * (np.diff(np.concatenate([[0.0], mc])) - gaps))
return np.concatenate(out)
x0 = np.concatenate([P[1:-1].ravel(), np.maximum(np.asarray(radii0, float), min_radius_m)])
lower = np.concatenate([np.full(2 * n, -np.inf), np.full(n, min_radius_m)])
scale = np.concatenate([np.full(2 * n, 5.0), np.full(n, 10.0)])
found = least_squares(
resid, x0, jac_sparsity=sparsity, bounds=(lower, np.inf), x_scale=scale, max_nfev=nfev
)
return unpack(found.x)
def _targets(line: PlannedPolyline) -> np.ndarray:
"""MC 마다 가까운 일반측점(No.1 이상 · 앞 측점보다 뒤)."""
out, last = [], 0.0
for mc in curve_mc_chainages(line):
last = max(last + STATION_M, round(mc / STATION_M) * STATION_M)
out.append(last)
return np.array(out)
def passes(line: PlannedPolyline, count: int, min_radius_m: float) -> bool:
"""끝 확인 — 곡선 수 그대로 · MC 측점 어김 0 · R ≥ 최소 R."""
return (
len(line.curves) == count
and off_station_count(line) == 0
and all(c.radius_m >= min_radius_m - 1e-6 for c in line.curves)
)
def fit_to_expected(
frame: PlannedPolyline, expected: list[Xy], min_radius_m: float
) -> PlannedPolyline | None:
"""틀 곡선 수 그대로 예정노선에 맞추고 MC 를 일반측점에 놓은 선 · 끝 확인 못 지나면 None."""
count = len(frame.curves)
if count == 0:
return None
expected = _plain(expected)
try:
points, radii = _fit(*_frame(frame, min_radius_m), expected, min_radius_m)
targets = _targets(_build(points, radii, min_radius_m))
for w in PENALTY_STEPS:
points, radii = _fit(
points, radii, expected, min_radius_m, targets, w, max(5.0, w), nfev=60
)
except (ValueError, np.linalg.LinAlgError):
return None
points = [(round(x, 4), round(y, 4)) for x, y in points]
line = _build(points, [round(r, 2) for r in radii], min_radius_m)
return line if passes(line, count, min_radius_m) else None
def _gap(line: PlannedPolyline, tree: cKDTree) -> float:
return float(np.square(tree.query(_samples(line.vertices, 1.0))[0]).sum())
def _crossing(a: Xy, b: Xy, c: Xy, d: Xy) -> Xy | None:
"""a→b 반직선 · d→c 반직선(b · c 넘어) 교점 — 둘 다 앞쪽일 때만."""
u, v = np.subtract(b, a), np.subtract(c, d)
den = u[0] * v[1] - u[1] * v[0]
if abs(den) < 1e-9:
return None
w = np.subtract(d, a)
t, s = (w[0] * v[1] - w[1] * v[0]) / den, (w[0] * u[1] - w[1] * u[0]) / den
if t <= 1.0 or s <= 1.0:
return None
return (float(a[0] + u[0] * t), float(a[1] + u[1] * t))
def frame_for_count(
kinked: PlannedPolyline, expected: list[Xy], min_radius_m: float, count: int
) -> PlannedPolyline:
"""꺾임마다 곡선인 선 → 예정노선 거리가 가장 덜 늘어나는 합침을 차례로 해 곡선 수 `count`."""
tree = cKDTree(_samples(_plain(expected), 1.0))
points, radii = _frame(kinked, min_radius_m)
line = _build(points, radii, min_radius_m)
# ponytail: 한 걸음마다 후보 전부 다시 짬(곡선 30 개 · 수 초) · 느리면 바뀐 곡선 둘레만 잼
while len(points) - 2 > max(count, 0):
best = None
for k in range(1, len(points) - 1):
trials = [(points[:k] + points[k + 1 :], radii[: k - 1] + radii[k:])]
if k + 1 < len(points) - 1:
at = _crossing(points[k - 1], points[k], points[k + 1], points[k + 2])
if at is not None:
r = max(radii[k - 1], radii[k])
trials.append(
(points[:k] + [at] + points[k + 2 :], radii[: k - 1] + [r] + radii[k + 1 :])
)
for pts, rr in trials:
trial = _build(pts, rr, min_radius_m)
if len(trial.curves) != len(pts) - 2:
continue
cost = _gap(trial, tree)
if best is None or cost < best[0]:
best = (cost, pts, rr, trial)
if best is None:
break
_, points, radii, line = best
return line if len(line.curves) == len(points) - 2 else kinked