feat: use_soft_score - Halcon Metric soft-margin gradient similarity
_compute_soft_score: cos(theta_template - theta_scena) continuo (non quantizzato a bin) pesato per magnitude. Polarity-aware se use_polarity=True (mod 2pi) else |cos| (mod pi). Quando use_soft_score=True (default off, backward compat), lo score finale e' fuso con quello shape: piu discriminante per match a piccola rotazione (penalita' graduale invece di binaria on/off). Equivalente a Halcon Metric='use_polarity' / 'ignore_global_polarity' in find_shape_model. Co-Authored-By: Claude Opus 4.7 (1M context) <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
@@ -740,6 +740,94 @@ class LineShapeMatcher:
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s2, cx2, cy2 = _score_at_angle(x2)
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return best
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def _compute_soft_score(
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self, scene_gray: np.ndarray, variant: _Variant,
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cx: float, cy: float, angle_deg: float,
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) -> float:
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"""Soft-margin gradient similarity (Halcon Metric='use_polarity').
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Score = mean(max(0, cos(theta_template - theta_scene))) sulle
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feature template alla pose, pesato per magnitude scena. Continuo
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in [0, 1], piu discriminante della metric a bin (Y di "Halcon
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improvements"): match a leggera rotazione = penalita' graduale
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invece di on/off bin.
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Polarity:
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- use_polarity=True: cos(theta_t - theta_s) considera direzione
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completa (mod 2pi)
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- use_polarity=False: |cos(theta_t - theta_s)| considera solo
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orientazione (mod pi)
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"""
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if self.template_gray is None:
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return 0.0
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h, w = self.template_gray.shape
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scale = variant.scale
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sw = max(16, int(round(w * scale)))
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sh = max(16, int(round(h * scale)))
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gray_s = cv2.resize(self.template_gray, (sw, sh), interpolation=cv2.INTER_LINEAR)
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mask_src = (
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self._train_mask if self._train_mask is not None
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else np.full_like(self.template_gray, 255)
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)
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mask_s = cv2.resize(mask_src, (sw, sh), interpolation=cv2.INTER_NEAREST)
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diag = int(np.ceil(np.hypot(sh, sw))) + 6
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py = (diag - sh) // 2; px = (diag - sw) // 2
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gray_p = cv2.copyMakeBorder(
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gray_s, py, diag - sh - py, px, diag - sw - px, cv2.BORDER_REPLICATE,
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)
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mask_p = cv2.copyMakeBorder(
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mask_s, py, diag - sh - py, px, diag - sw - px,
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cv2.BORDER_CONSTANT, value=0,
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)
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center = (diag / 2.0, diag / 2.0)
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M = cv2.getRotationMatrix2D(center, angle_deg, 1.0)
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gray_r = cv2.warpAffine(gray_p, M, (diag, diag),
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flags=cv2.INTER_LINEAR,
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borderMode=cv2.BORDER_REPLICATE)
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mask_r = cv2.warpAffine(mask_p, M, (diag, diag),
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flags=cv2.INTER_NEAREST, borderValue=0)
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# Gradient template (continuo, non quantizzato)
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gx_t = cv2.Sobel(gray_r, cv2.CV_32F, 1, 0, ksize=3)
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gy_t = cv2.Sobel(gray_r, cv2.CV_32F, 0, 1, ksize=3)
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mag_t = cv2.magnitude(gx_t, gy_t)
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# Estrai posizioni feature alla pose
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_, bins_t = self._gradient(gray_r)
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fx, fy, _ = self._extract_features(mag_t, bins_t, mask_r)
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if len(fx) < 4:
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return 0.0
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# Gradient scena (continuo)
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gx_s = cv2.Sobel(scene_gray, cv2.CV_32F, 1, 0, ksize=3)
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gy_s = cv2.Sobel(scene_gray, cv2.CV_32F, 0, 1, ksize=3)
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H, W = scene_gray.shape
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ix = int(round(cx)); iy = int(round(cy))
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sims = []
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weights = []
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for i in range(len(fx)):
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xs = ix + int(fx[i] - center[0])
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ys = iy + int(fy[i] - center[1])
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if not (0 <= xs < W and 0 <= ys < H):
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continue
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tx = float(gx_t[int(fy[i]), int(fx[i])])
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ty = float(gy_t[int(fy[i]), int(fx[i])])
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sx = float(gx_s[ys, xs]); sy = float(gy_s[ys, xs])
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tm = math.hypot(tx, ty); sm = math.hypot(sx, sy)
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if tm < 1e-3 or sm < 1e-3:
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continue
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# cos(theta_t - theta_s) = (tx*sx + ty*sy) / (tm*sm)
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cos_sim = (tx * sx + ty * sy) / (tm * sm)
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if not self.use_polarity:
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# Mod pi: |cos| considera solo orientazione (no polarity)
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cos_sim = abs(cos_sim)
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else:
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cos_sim = max(0.0, cos_sim)
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sims.append(cos_sim)
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weights.append(min(sm, 255.0))
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if not sims:
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return 0.0
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sims_arr = np.asarray(sims, dtype=np.float32)
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w_arr = np.asarray(weights, dtype=np.float32)
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return float((sims_arr * w_arr).sum() / (w_arr.sum() + 1e-9))
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def _verify_ncc(
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self, scene_gray: np.ndarray, cx: float, cy: float,
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angle_deg: float, scale: float,
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@@ -828,6 +916,7 @@ class LineShapeMatcher:
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greediness: float = 0.0,
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batch_top: bool = False,
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nms_iou_threshold: float = 0.3,
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use_soft_score: bool = False,
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) -> list[Match]:
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"""
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scale_penalty: se > 0, riduce lo score per match a scala diversa da 1.0:
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@@ -1189,6 +1278,14 @@ class LineShapeMatcher:
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if ncc < verify_threshold:
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continue
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score_f = (float(score_f) + max(0.0, ncc)) * 0.5
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# Soft-margin gradient similarity: sostituisce o integra lo
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# score con metric continua (cos sim gradients) invece di
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# bin discreto. Halcon-style: piu robusto a piccole rotazioni.
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if use_soft_score:
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soft = self._compute_soft_score(
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gray0, var, cx_f, cy_f, ang_f,
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)
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score_f = (float(score_f) + soft) * 0.5
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# Re-check min_score sullo score finale: NCC averaging puo
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# abbattere lo shape-score sotto la soglia user. Senza questo
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# check apparivano match con score < min_score (UI confusing).
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