TL;DR
- センサ値にフィルタかけたい
- それ，RxJavaでも同じことできるよ
-
rx.Observableから値を取り出すことになるので，flatMapで色んな処理に繋げられて便利
Filter
Androidで加速度を取得するとき，大量にノイズ拾ってすごいギザギザしたグラフになっ たりする．そこで，普通はセンサ値にフィルタかけてノイズを除去する．よくあるのはMedian Filter，Low Pass Filter，High Pass Filterなど（参考: SensorEvent | Android Developers）．
Median Filter
複数サンプリングしたデータのうち，中央値（median）を採用する．スパイクノイズに強い．
Low Pass Filter
データから高周波成分を取り除き，平滑化する．こまかいギザギザしたノイズを除去できる．
High Pass Filter
データから低周波成分を取り除く．加速度なら重力の影響を除去できる．
Naive implementation
普通にやるとこんな感じ（Low Pass Filter + Median Filter）．
private final List<Vector3d> samples = new ArrayList<>();
private Vector3d acc;
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
samples.add(new Vector3d(event.values.clone());
if (samples.size() == SAMPLE_COUNT) {
final List<Float> xSamples = new ArrayList<>();
final List<Float> ySamples = new ArrayList<>();
final List<Float> zSamples = new ArrayList<>();
for (Vector3d sample : samples) {
xSamples.add(sample.x);
ySamples.add(sample.y);
zSamples.add(sample.z);
}
Collections.sort(xSamples);
Collections.sort(ySamples);
Collections.sort(zSamples);
float x = ALPHA * acc.x + xSamples.get(SAMPLE_COUNT / 2);
float y = ALPHA * acc.y + ySamples.get(SAMPLE_COUNT / 2);
float z = ALPHA * acc.z + zSamples.get(SAMPLE_COUNT / 2);
acc = new Vector3d(x, y, z);
samples.remove(0);
}
}
public Vector3d getAcceleration() {
return acc;
}
共通のクラスとか定数は以下:
class Vector3d {
private final float x, y, z;
public Vector3d(float[] values) {
this(values[0], values[1], values[2]);
}
public Vector3d(float x, float y, float z) {
this.x = x;
this.y = y;
this.z = z;
}
public float getX() {
return x;
}
public float getY() {
return y;
}
public float getZ() {
return z;
}
}
private final float ALPHA = 0.8;
private final int SAMPLE_COUNT = 10;
Implementation with RxJava
RxJavaで同じことをやってみる．
public Observable<Vector3d> observe() {
return getObservable()
.takeLast(SAMPLE_COUNT)
.toList()
.filter(vectors -> vectors.size() == SAMPLE_COUNT)
.map(vectors -> new Vector3d(
getMedian(vectors, Vector3d::getX),
getMedian(vectors, Vector3d::getY),
getMedian(vectors, Vector3d::getZ)
))
.scan((current, next) -> new Vector3d(
lpf(current, next, Vector3d::getX),
lpf(current, next, Vector3d::getY),
lpf(current, next, Vector3d::getZ)
));
}
private <T, R> R getMedian(List<T> list, Func1<T, R> func) {
return Observable.from(list).map(func).toSortedList()
.map(values -> values.get(SAMPLE_COUNT / 2)).toBlocking().single();
}
private <T, R extends Number> float lpf(T current, T next, Func1<T, R> func) {
return ALPHA * func.call(current).floatValue() + (1 - ALPHA) * func.call(next).floatValue();
}
// 以下，センサ値をobservableに変換する処理
private final List<Listener> listeners = new ArrayList();
private Observable<Vector3d> getObservable() {
final PublishSubject<Vector3d> subject = PublishSubject.create();
final Listener listener = event -> subject.onNext(new Vector3d(event.values.clone()));
subject.doOnUnsubscribe(() -> listeners.remove(listener));
listeners.add(listener);
return subject;
}
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
for (Listener listener : mListeners) {
listener.onSensorChanged(event);
}
}
private interface Listener {
void onSensorChanged(SensorEvent event);
}
あれ，もとより複雑になってる？ コードの好みは人それぞれかもしれない．
もうちょい綺麗に書く方法あるかも？
RxJavaで実装することによるメリット
rx.Observableが返るので，たとえば末尾にmapとかチェインして，値を保存するようにした上でnotifyPropertyChanged()とか呼べばData Bindingに繋げることも可能．あとはRxAndroidのobserveOn(AndroidSchedulers.mainThread())を繋げてUIに反映させたりとか．
このrx.Observableが返るというのがポイントで，rx.Observableを世界標準共通インタフェースとして扱うことが出来ればどんな処理でもflatMapでチェイン出来るようになる．たとえば，RetrofitでAPIクライアント作っておけば，適当に溜め込んだセンサ値をサーバに送りつける みたいなのもさくっと書けるようになって便利．
// `client`はRetrofitでいいカンジに実装したAPIクライアント
observe().buffer(100).flatMap(client::post);