- •Об авторе
- •О научных редакторах
- •Благодарности
- •От издательства
- •Введение
- •Для кого эта книга?
- •Почему Python?
- •План книги
- •Версия Python, платформа и IDE
- •Установка Python
- •Запуск Python
- •Использование виртуальной среды
- •Вперед!
- •Глава 1. Спасение моряков с помощью теоремы Байеса
- •Теорема Байеса
- •Проект #1. Поиск и спасение
- •Стратегия
- •Установка библиотек Python
- •Код для теоремы Байеса
- •Время сыграть
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Усложняем проект. Более грамотный поиск
- •Усложняем проект. Поиск лучшей стратегии с помощью MCS
- •Усложняем проект. Вычисление вероятности обнаружения
- •Глава 2. Установление авторства с помощью стилометрии
- •Проект #2: «Собака Баскервилей», «Война миров» и «Затерянный мир»
- •Стратегия
- •Установка NLTK
- •Корпусы текстов
- •Код стилометрии
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Практический проект: охота на собаку Баскервилей с помощью распределения
- •Практический проект: тепловая карта пунктуации
- •Усложняем проект: фиксирование частотности
- •Глава 3. Суммаризация текста с помощью обработки естественного языка
- •Стратегия
- •Веб-скрапинг
- •Код для «У меня есть мечта»
- •Установка gensim
- •Код для суммаризации речи «Заправляйте свою кровать»
- •Проект #5. Суммаризация речи с помощью облака слов
- •Модули Word Cloud и PIL
- •Код для создания облака слов
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Усложняем проект: ночные игры
- •Усложняем проект: суммаризация суммаризаций
- •Глава 4. Отправка суперсекретных сообщений с помощью книжного шифра
- •Одноразовый блокнот
- •Шифр «Ребекка»
- •Проект #6. Цифровой ключ к «Ребекке»
- •Стратегия
- •Код для шифрования
- •Отправка сообщений
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Глава 5. Поиск Плутона
- •Проект #7. Воссоздание блинк-компаратора
- •Стратегия
- •Данные
- •Код блинк-компаратора
- •Использование блинк-компаратора
- •Проект #8. Обнаружение астрономических транзиентов путем дифференцирования изображений
- •Стратегия
- •Код для детектора транзиентов
- •Использование детектора транзиентов
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Практический проект: представление орбитальной траектории
- •Практический проект: найди отличия
- •Усложняем проект: сосчитаем звезды
- •Глава 6. Победа в лунной гонке с помощью «Аполлона-8»
- •Цель миссии «Аполлон-8»
- •Траектория свободного возврата
- •Задача трех тел
- •Проект #9. На Луну с «Аполлоном-8»!
- •Использование модуля turtle
- •Стратегия
- •Код программы для расчета свободного возврата «Аполлона-8»
- •Выполнение симуляции
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Практический проект: симуляция шаблона поисков
- •Практический проект: запусти меня!
- •Практический проект: останови меня!
- •Усложняем проект: симуляция в истинном масштабе
- •Усложняем проект: реальный «Аполлон-8»
- •Глава 7. Выбор мест высадки на Марсе
- •Посадка на Марс
- •Карта MOLA
- •Проект #10. Выбор посадочных мест на Марсе
- •Стратегия
- •Код для выбора мест посадки
- •Результаты
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Практический проект: убедимся, что рисунки становятся частью изображения
- •Практический проект: визуализация профиля высот
- •Практический проект: отображение в 3D
- •Практический проект: совмещение карт
- •Усложняем проект: три в одном
- •Усложняем проект: перенос прямоугольников
- •Глава 8. Обнаружение далеких экзопланет
- •Транзитная фотометрия
- •Проект #11. Симуляция транзита экзопланеты
- •Стратегия
- •Код для транзита
- •Эксперименты с транзитной фотометрией
- •Проект #12. Получение изображений экзопланет
- •Стратегия
- •Код для пикселизатора
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Практический проект: обнаружение инопланетных мегаструктур
- •Практический проект: обнаружение транзита астероидов
- •Практический проект: добавление эффекта потемнения к краю
- •Практический проект: обнаружение пятен на звездах
- •Практический проект: обнаружение инопланетной армады
- •Практический проект: обнаружение планеты с луной
- •Практический проект: измерение продолжительности экзопланетного дня
- •Усложняем проект: генерация динамической кривой блеска
- •Глава 9. Как различить своих и чужих
- •Обнаружение лиц на фотографиях
- •Проект #13. Программирование робота-часового
- •Стратегия
- •Результаты
- •Обнаружение лиц в видеопотоке
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Практический проект: размытие лиц
- •Усложняем проект: обнаружение кошачьих мордочек
- •Глава 10. Ограничение доступа по принципу распознавания лиц
- •Распознавание лиц с помощью LBPH
- •Схема распознавания лиц
- •Извлечение гистограмм локальных бинарных шаблонов
- •Проект #14. Ограничение доступа к инопланетному артефакту
- •Стратегия
- •Поддержка модулей и файлов
- •Код для захвата видео
- •Код для обучения алгоритма распознавания лиц
- •Код для прогнозирования лиц
- •Результаты
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Усложняем проект: добавление пароля и видеозахвата
- •Усложняем проект: похожие лица и близнецы
- •Усложняем проект: машина времени
- •Глава 11. Создание интерактивной карты побега от зомби
- •Проект #15. Визуализация плотности населения с помощью хороплетной карты
- •Стратегия
- •Библиотека анализа данных
- •Библиотеки bokeh и holoviews
- •Установка pandas, bokeh и holoviews
- •Работа с данными по уровню безработицы и плотности населения в округах и штатах
- •Разбираем код holoviews
- •Код для отрисовки хороплетной карты
- •Планирование маршрута
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Усложняем проект: отображение на карте изменения численности населения США
- •Глава 12. Находимся ли мы в компьютерной симуляции?
- •Проект #16. Жизнь, Вселенная и пруд черепахи Йертл
- •Код симуляции пруда
- •Следствия симуляции пруда
- •Измерение затрат на пересечение строк или столбцов сетки
- •Результаты
- •Стратегия
- •Итоги
- •Дополнительная литература
- •Дополнение
- •Усложняем проект: поиск безопасного места в космосе
- •Усложняем проект: а вот и Солнце
- •Усложняем проект: взгляд глазами собаки
- •Усложняем проект: кастомизированный поиск слов
- •Усложняем проект: что за сложную паутину мы плетем
- •Усложняем проект: идем вещать с горы
- •Решения для практических проектов
- •Глава 2. Определение авторства с помощью стилометрии
- •Охота на собаку Баскервилей с помощью распределения
- •Тепловая карта пунктуации
- •Глава 4. Отправка суперсекретных сообщений с помощью книжного шифра
- •Составление графика символов
- •Отправка секретов шифром времен Второй мировой войны
- •Глава 5. Поиск Плутона
- •Представление орбитальной траектории
- •Глава 6. Победа в лунной гонке с помощью «Аполлона-8»
- •Симуляция шаблона поисков
- •Заведи меня!
- •Останови меня!
- •Глава 7. Выбор мест высадки на Марсе
- •Убеждаемся, что рисунки становятся частью изображения
- •Визуализация профиля высоты
- •Отображение в 3D
- •Совмещение карт
- •Глава 8. Обнаружение далеких экзопланет
- •Обнаружение инопланетных мегаструктур
- •Обнаружение транзита астероидов
- •Добавление эффекта потемнения к краю
- •Обнаружение инопланетной армады
- •Обнаружение планеты с луной
- •Измерение продолжительности экзопланетного дня
- •Глава 9. Как различить своих и чужих
- •Размытие лиц
- •Глава 10. Ограничение доступа по принципу распознавания лиц
- •Усложняем проект: добавление пароля и видеозахвата
Проект #7. Воссоздание блинк-компаратора 153
cv.imshow(window_name, image_1) cv.waitKey(330) cv.imshow(window_name, image_2) cv.waitKey(330)
if __name__ == '__main__': main()
Определяем функцию blink() с четырьмя параметрами: двумя файлами изображений, именем окна и количеством выполняемых переключений. Цикл for начинается с диапазона, установленного на количество переключений изображений. Поскольку доступ к меняющемуся индексу нам не требуется, мы применяем одиночное нижнее подчеркивание, указывая на использование незначительной переменной. Как уже говорилось, это предотвратит выдачу проверяющими код программами предупреждения «unused variable».
Теперь вызываем метод OpenCV imshow(), передавая ему имя окна и первое изображение. Это будет зарегистрированное первое изображение. Затем приостанавливаем программу на 330 мс, продолжительность, рекомендованную Клайдом Томбо.
Повторяем две предыдущие строки кода для второго изображения. Поскольку эти два изображения выровнены, единственное, что изменится в окне, — это транзиенты. Если транзиент содержится только на одном изображении, то он будет мерцать. Если же транзиент находится на обоих снимках, то он будет смещаться туда-сюда.
Завершаем программу отдельным кодом, который позволит ей выполняться в автономном режиме или быть импортированной в качестве модуля.
Использование блинк-компаратора
Прежде чем запускать blink_comparator.py, приглушите освещение в комнате, чтобы сымитировать просмотр изображений через окуляры устройства. Теперь запускайте программу. Сначала вы должны увидеть две отчетливые яркие точки, мерцающие возле центра изображения. На следующей паре изображений те же точки станут очень маленькими — всего пиксель в диаметре, но вы все равно должны их разглядеть.
Третий цикл покажет тот же мелкий транзиент, но на этот раз общая яркость второго изображения будет больше, чем первого. Вы все равно должны обнаружить транзиент, хотя это будет уже намного сложнее. Именно поэтому Томбо приходилось с осторожностью делать и обрабатывать снимки с согласованной экспозицией.
154 Глава 5. Поиск Плутона
Четвертый цикл содержит один транзиент, представленный на левом изображении. Теперь он должен уже не скакать туда-сюда, как на предыдущих снимках, а мерцать.
Пятая пара изображений представляет контрольные снимки без транзиентов. Именно такую картину астрономы и наблюдают в большинстве случаев: досадно неподвижные звездные россыпи.
Заключительный цикл использует негативные варианты первой пары изображений. Яркий транзиент здесь проявляется в виде мигающих черных точек. Именно такой тип изображения использовал Клайд Томбо, поскольку это экономило время. Ввиду того что черную точку так же легко обнаружить, как и белую, он не видел необходимости распечатывать позитивные изображения для каждого негатива.
Вдоль левой стороны зарегистрированного негатива видна черная полоса, которая показывает размер смещения, необходимый для выравнивания изображений (рис. 5.10). Ее не удастся увидеть на позитивных снимках, потому что она сливается с черным фоном.
Рис. 5.10. Негативное изображение, 6_bright_transient_neg_left_registered.png
Во всех циклах можно заметить тусклую звезду, мерцающую в верхнем левом углу каждой пары снимков. Это не транзиент, а ложноположительный результат, вызванный краевым эффектом. Краевой эффект — изменение в изображении вследствие его неверного выравнивания. Опытный астроном проигнорировал бы эту тусклую звезду, потому что она появляется очень близко к краю изображения и возможный транзиент не перемещается между изображениями,а просто тускнеет.
Причина появления этого ложноположительного эффекта иллюстрируется на рис. 5.11. Так как в первый кадр попадает только часть звезды, ее яркость меньше, чем на втором изображении.