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| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| 0b24be4d94 |
+51
-102
@@ -50,6 +50,31 @@ N_BINS = 8 # default: orientamento mod π (no polarity)
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N_BINS_POL = 16 # use_polarity=True: orientamento mod 2π (con polarity)
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def opencl_available() -> bool:
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"""Ritorna True se OpenCV ha backend OpenCL disponibile (GPU)."""
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try:
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return bool(cv2.ocl.haveOpenCL())
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except Exception:
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return False
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def set_gpu_enabled(enabled: bool) -> bool:
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"""Abilita/disabilita backend OpenCL globale di OpenCV.
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Quando attivato, Sobel/dilate/warpAffine usano UMat con dispatch
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automatico a kernel GPU (Intel UHD, AMD, NVIDIA via OpenCL ICD).
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Speedup tipico: 1.5-3x su Sobel+dilate per scene 1920x1080,
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overhead trascurabile per scene < 640px (transfer CPU<->GPU domina).
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Halcon-equivalent: 'find_shape_model' con backend GPU integrato.
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Ritorna True se l'attivazione e' riuscita.
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"""
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if not opencl_available():
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return False
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cv2.ocl.setUseOpenCL(bool(enabled))
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return cv2.ocl.useOpenCL()
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def _poly_iou(p1: np.ndarray, p2: np.ndarray) -> float:
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"""IoU tra due poligoni convessi (4 vertici, float32) via cv2.intersectConvexConvex.
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@@ -145,6 +170,7 @@ class LineShapeMatcher:
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top_score_factor: float = 0.5,
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n_threads: int | None = None,
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use_polarity: bool = False,
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use_gpu: bool = False,
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) -> None:
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self.num_features = num_features
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self.weak_grad = weak_grad
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@@ -164,6 +190,11 @@ class LineShapeMatcher:
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# template e' direzionale.
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self.use_polarity = use_polarity
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self._n_bins = N_BINS_POL if use_polarity else N_BINS
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# GPU offload per Sobel/dilate/warpAffine via cv2.UMat (OpenCL).
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# Effettivo solo se opencl_available(); altrimenti silent fallback CPU.
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self.use_gpu = bool(use_gpu and opencl_available())
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if self.use_gpu:
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cv2.ocl.setUseOpenCL(True)
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self.variants: list[_Variant] = []
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self.template_size: tuple[int, int] = (0, 0)
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@@ -179,10 +210,15 @@ class LineShapeMatcher:
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return cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
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return img
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||||
def _gradient(self, gray: np.ndarray) -> tuple[np.ndarray, np.ndarray]:
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def _gradient(self, gray) -> tuple[np.ndarray, np.ndarray]:
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||||
# Accetta np.ndarray o cv2.UMat (per path GPU OpenCL).
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gx = cv2.Sobel(gray, cv2.CV_32F, 1, 0, ksize=3)
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gy = cv2.Sobel(gray, cv2.CV_32F, 0, 1, ksize=3)
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mag = cv2.magnitude(gx, gy)
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# Quantizzazione orientation richiede CPU array (np ops): scarica
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# da GPU se necessario.
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if isinstance(gx, cv2.UMat):
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gx = gx.get(); gy = gy.get(); mag = mag.get()
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ang = np.arctan2(gy, gx) # [-π, π]
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if self.use_polarity:
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# Mod 2π: bin 0..15 codifica direzione + polarity edge.
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@@ -426,19 +462,29 @@ class LineShapeMatcher:
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||||
"""Spread bitmap: bit b acceso dove bin b è presente nel raggio.
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dtype: uint8 per N_BINS=8, uint16 per N_BINS_POL=16 (use_polarity).
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||||
Se use_gpu=True: Sobel + dilate via cv2.UMat (OpenCL kernel GPU).
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"""
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mag, bins = self._gradient(gray)
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if self.use_gpu and not isinstance(gray, cv2.UMat):
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gray_in = cv2.UMat(np.ascontiguousarray(gray))
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else:
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gray_in = gray
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mag, bins = self._gradient(gray_in)
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valid = mag >= self.weak_grad
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k = 2 * self.spread_radius + 1
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kernel = np.ones((k, k), dtype=np.uint8)
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H, W = gray.shape
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H, W = (gray.shape if isinstance(gray, np.ndarray)
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else (gray.get().shape[0], gray.get().shape[1]))
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nb = self._n_bins
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dtype = np.uint16 if nb > 8 else np.uint8
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spread = np.zeros((H, W), dtype=dtype)
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for b in range(nb):
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mask_b = ((bins == b) & valid).astype(np.uint8)
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d = cv2.dilate(mask_b, kernel)
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||||
spread |= (d.astype(dtype) << b)
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if self.use_gpu:
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d = cv2.dilate(cv2.UMat(mask_b), kernel)
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d_np = d.get()
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else:
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d_np = cv2.dilate(mask_b, kernel)
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||||
spread |= (d_np.astype(dtype) << b)
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return spread
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@staticmethod
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@@ -740,94 +786,6 @@ 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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@@ -916,7 +874,6 @@ 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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@@ -1278,14 +1235,6 @@ 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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