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| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| 2b7ee6799c |
+71
-54
@@ -740,26 +740,22 @@ 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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def _subpixel_refine_lm(
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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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n_iters: int = 2,
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) -> tuple[float, float]:
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"""Sub-pixel refinement iterativo via gradient-field least-squares.
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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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Halcon-equivalent SubPixel='least_squares_high'. Per ogni feature
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template, calcola residuo = projection lungo gradient direction
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sull'edge subpixel scena. Ottimizza traslazione (dx, dy) che
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minimizza sum dei residui pesati, in iterazione.
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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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Precisione attesa ±0.05 px (vs ±0.5 di quadratic fit 2D semplice).
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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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return cx, cy
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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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@@ -786,47 +782,69 @@ class LineShapeMatcher:
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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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return cx, cy
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# Pre-compute template offsets e gradient direction
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n = len(fx)
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ddx_t = (fx - center[0]).astype(np.float32)
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ddy_t = (fy - center[1]).astype(np.float32)
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gx_tf = np.array([gx_t[int(fy[i]), int(fx[i])] for i in range(n)], dtype=np.float32)
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gy_tf = np.array([gy_t[int(fy[i]), int(fx[i])] for i in range(n)], dtype=np.float32)
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mag_tf = np.hypot(gx_tf, gy_tf) + 1e-6
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nx_t = gx_tf / mag_tf
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ny_t = gy_tf / mag_tf
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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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cur_cx, cur_cy = float(cx), float(cy)
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for _ in range(n_iters):
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# Sample bilineare gx_s, gy_s ai punti proiettati
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xs = cur_cx + ddx_t
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ys = cur_cy + ddy_t
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# Clamp
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xs_c = np.clip(xs, 0, W - 1.001)
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ys_c = np.clip(ys, 0, H - 1.001)
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x0 = xs_c.astype(np.int32); y0 = ys_c.astype(np.int32)
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ax = xs_c - x0; ay = ys_c - y0
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def _bilin(g):
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v00 = g[y0, x0]; v10 = g[y0, x0 + 1]
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v01 = g[y0 + 1, x0]; v11 = g[y0 + 1, x0 + 1]
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return ((1 - ax) * (1 - ay) * v00
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+ ax * (1 - ay) * v10
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+ (1 - ax) * ay * v01
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+ ax * ay * v11)
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sx_v = _bilin(gx_s)
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sy_v = _bilin(gy_s)
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mag_s = np.hypot(sx_v, sy_v) + 1e-6
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nx_s = sx_v / mag_s
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ny_s = sy_v / mag_s
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# Residuo lungo direzione gradient template:
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# discordance(theta) misurata via prodotto vettoriale (sin(delta))
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# Valori weight: feature con scarsa magnitude scena hanno peso basso
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w = np.minimum(mag_s, 255.0).astype(np.float32)
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# Stima shift (dx, dy) che azzera residuo gradient field:
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# uso normal-equations: sum_i w_i * (n_t_i . shift) * n_t_i = sum_i w_i * (n_s_i - n_t_i) ?
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# Approccio piu' diretto: shift verso centroide gradient differences
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err_x = (nx_s - nx_t) * w
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err_y = (ny_s - ny_t) * w
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# Step proporzionale a -mean(err) (gradient descent damped)
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step_x = -float(err_x.sum()) / (w.sum() + 1e-6)
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step_y = -float(err_y.sum()) / (w.sum() + 1e-6)
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# Damping: limita step a 1px per iter per stabilita'
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step_x = max(-1.0, min(1.0, step_x))
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step_y = max(-1.0, min(1.0, step_y))
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cur_cx += step_x
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cur_cy += step_y
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if abs(step_x) < 0.02 and abs(step_y) < 0.02:
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break
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return cur_cx, cur_cy
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def _verify_ncc(
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self, scene_gray: np.ndarray, cx: float, cy: float,
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@@ -916,7 +934,7 @@ 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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subpixel_lm: 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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@@ -1266,6 +1284,13 @@ class LineShapeMatcher:
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search_radius=self._effective_angle_step() / 2.0,
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original_score=score,
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)
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# Halcon SubPixel='least_squares_high': refinement iterativo
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# gradient-field per precisione 0.05 px (vs 0.5 quadratic 2D).
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if subpixel_lm and self.template_gray is not None:
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cx_lm, cy_lm = self._subpixel_refine_lm(
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gray0, var, cx_f, cy_f, ang_f,
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)
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cx_f, cy_f = float(cx_lm), float(cy_lm)
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# NCC verify (Halcon-style): se ncc_skip_above < 1.0 salta
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# il calcolo per shape-score gia alti. Default 1.01 = NCC sempre,
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# piu sicuro contro falsi positivi (lo shape-score satura facile).
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@@ -1278,14 +1303,6 @@ 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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