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11 Commits
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| eba9d478a7 | |||
| 0df0d98aa5 | |||
| b2b959e801 | |||
| b05246b492 | |||
| aeaa7fb5f7 | |||
| f347a10fad | |||
| 0b24be4d94 | |||
| 0296083e3c | |||
| 39208aadab | |||
| 5059ce1d89 | |||
| f05dec5183 |
+392
-32
@@ -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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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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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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"""IoU tra due poligoni convessi (4 vertici, float32) via cv2.intersectConvexConvex.
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@@ -125,6 +150,11 @@ class _Variant:
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kw: int
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kw: int
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cx_local: float # centro-modello dentro al bbox kernel
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cx_local: float # centro-modello dentro al bbox kernel
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cy_local: float
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cy_local: float
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# Indice template view (X feature - multi-template ensemble).
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# 0 = template principale del train(); 1+ = view aggiunte via
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# add_template_view(). Usato in _verify_ncc/_compute_recall per
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# scegliere il template gray corretto per match.
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view_idx: int = 0
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class LineShapeMatcher:
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class LineShapeMatcher:
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@@ -145,6 +175,7 @@ class LineShapeMatcher:
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top_score_factor: float = 0.5,
|
top_score_factor: float = 0.5,
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n_threads: int | None = None,
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n_threads: int | None = None,
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use_polarity: bool = False,
|
use_polarity: bool = False,
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use_gpu: bool = False,
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) -> None:
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) -> None:
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self.num_features = num_features
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self.num_features = num_features
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self.weak_grad = weak_grad
|
self.weak_grad = weak_grad
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@@ -164,12 +195,22 @@ class LineShapeMatcher:
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# template e' direzionale.
|
# template e' direzionale.
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self.use_polarity = use_polarity
|
self.use_polarity = use_polarity
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self._n_bins = N_BINS_POL if use_polarity else N_BINS
|
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] = []
|
self.variants: list[_Variant] = []
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self.template_size: tuple[int, int] = (0, 0)
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self.template_size: tuple[int, int] = (0, 0)
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self.template_gray: np.ndarray | None = None
|
self.template_gray: np.ndarray | None = None
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||||||
# Maschera usata in training (propagata al refine per coerenza).
|
# Maschera usata in training (propagata al refine per coerenza).
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self._train_mask: np.ndarray | None = None
|
self._train_mask: np.ndarray | None = None
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# Multi-template ensemble (X feature): N view dello stesso pezzo
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# (chiari/scuri, condizioni diverse). Template principale e' [0],
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# view aggiunte via add_template_view() sono [1+]. Match restituisce
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# la view che ha matchato meglio.
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self._view_templates: list[tuple[np.ndarray, np.ndarray | None]] = []
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# --- Helpers -------------------------------------------------------
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# --- Helpers -------------------------------------------------------
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@@ -179,10 +220,15 @@ class LineShapeMatcher:
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|||||||
return cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
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return cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
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||||||
return img
|
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)
|
gx = cv2.Sobel(gray, cv2.CV_32F, 1, 0, ksize=3)
|
||||||
gy = cv2.Sobel(gray, cv2.CV_32F, 0, 1, ksize=3)
|
gy = cv2.Sobel(gray, cv2.CV_32F, 0, 1, ksize=3)
|
||||||
mag = cv2.magnitude(gx, gy)
|
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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ang = np.arctan2(gy, gx) # [-π, π]
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||||||
if self.use_polarity:
|
if self.use_polarity:
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# Mod 2π: bin 0..15 codifica direzione + polarity edge.
|
# Mod 2π: bin 0..15 codifica direzione + polarity edge.
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||||||
@@ -226,6 +272,120 @@ class LineShapeMatcher:
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|||||||
np.array(picked_y, np.int32),
|
np.array(picked_y, np.int32),
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np.array(picked_b, np.int8))
|
np.array(picked_b, np.int8))
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||||||
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||||||
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# --- Save / Load (Halcon-style write_shape_model / read_shape_model)
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def save_model(self, path: str) -> None:
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"""Salva matcher addestrato su disco (formato .npz).
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Persiste: parametri, template_gray, mask, e tutte le varianti
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pre-computate (con piramide). Halcon-equivalent write_shape_model.
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Caso d'uso: training offline su workstation, deploy su macchina
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di linea senza re-train (zero secondi di startup matching).
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"""
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if not self.variants:
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raise RuntimeError("Modello non addestrato: chiamare train() prima.")
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# Flatten varianti in array piatti (npz non ama dataclass nested)
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n_vars = len(self.variants)
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n_levels = len(self.variants[0].levels)
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||||||
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var_meta = np.zeros((n_vars, 6), dtype=np.float32) # ang, scale, kh, kw, cxl, cyl
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all_dx, all_dy, all_bin, all_offsets = [], [], [], []
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offset = 0
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all_offsets_per_level = [[] for _ in range(n_levels)]
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||||||
|
all_dx_per_level = [[] for _ in range(n_levels)]
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||||||
|
all_dy_per_level = [[] for _ in range(n_levels)]
|
||||||
|
all_bin_per_level = [[] for _ in range(n_levels)]
|
||||||
|
for vi, var in enumerate(self.variants):
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||||||
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var_meta[vi] = (
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||||||
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var.angle_deg, var.scale, var.kh, var.kw,
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||||||
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var.cx_local, var.cy_local,
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||||||
|
)
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||||||
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for li, lvl in enumerate(var.levels):
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all_offsets_per_level[li].append(len(all_dx_per_level[li]))
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||||||
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all_dx_per_level[li].extend(lvl.dx.tolist())
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||||||
|
all_dy_per_level[li].extend(lvl.dy.tolist())
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||||||
|
all_bin_per_level[li].extend(lvl.bin.tolist())
|
||||||
|
for li in range(n_levels):
|
||||||
|
all_offsets_per_level[li].append(len(all_dx_per_level[li]))
|
||||||
|
|
||||||
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out = {
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||||||
|
"_format_version": np.array([1], dtype=np.int32),
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"params": np.array([
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||||||
|
self.num_features, self.weak_grad, self.strong_grad,
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||||||
|
self.angle_range_deg[0], self.angle_range_deg[1],
|
||||||
|
self.angle_step_deg,
|
||||||
|
self.scale_range[0], self.scale_range[1], self.scale_step,
|
||||||
|
self.spread_radius, self.min_feature_spacing,
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||||||
|
self.pyramid_levels, self.top_score_factor,
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||||||
|
int(self.use_polarity),
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], dtype=np.float64),
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|
"template_gray": self.template_gray,
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|
"train_mask": self._train_mask,
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||||||
|
"var_meta": var_meta,
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||||||
|
"n_levels": np.array([n_levels], dtype=np.int32),
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||||||
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}
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||||||
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for li in range(n_levels):
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|
out[f"dx_l{li}"] = np.asarray(all_dx_per_level[li], dtype=np.int32)
|
||||||
|
out[f"dy_l{li}"] = np.asarray(all_dy_per_level[li], dtype=np.int32)
|
||||||
|
out[f"bin_l{li}"] = np.asarray(all_bin_per_level[li], dtype=np.int8)
|
||||||
|
out[f"offsets_l{li}"] = np.asarray(all_offsets_per_level[li], dtype=np.int32)
|
||||||
|
np.savez_compressed(path, **out)
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||||||
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||||||
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@classmethod
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def load_model(cls, path: str) -> "LineShapeMatcher":
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"""Carica matcher pre-addestrato da .npz salvato con save_model.
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Halcon-equivalent read_shape_model. Bypassa completamente train():
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deploy production = istantaneo.
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"""
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data = np.load(path, allow_pickle=False)
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params = data["params"]
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m = cls(
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num_features=int(params[0]),
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||||||
|
weak_grad=float(params[1]),
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||||||
|
strong_grad=float(params[2]),
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||||||
|
angle_range_deg=(float(params[3]), float(params[4])),
|
||||||
|
angle_step_deg=float(params[5]),
|
||||||
|
scale_range=(float(params[6]), float(params[7])),
|
||||||
|
scale_step=float(params[8]),
|
||||||
|
spread_radius=int(params[9]),
|
||||||
|
min_feature_spacing=int(params[10]),
|
||||||
|
pyramid_levels=int(params[11]),
|
||||||
|
top_score_factor=float(params[12]),
|
||||||
|
use_polarity=bool(int(params[13])),
|
||||||
|
)
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||||||
|
tpl = data["template_gray"]
|
||||||
|
if tpl.ndim > 0 and tpl.size > 0:
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|
m.template_gray = tpl
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||||||
|
m.template_size = (tpl.shape[1], tpl.shape[0])
|
||||||
|
mk = data["train_mask"]
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||||||
|
m._train_mask = mk if mk.size > 0 else None
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||||||
|
var_meta = data["var_meta"]
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||||||
|
n_levels = int(data["n_levels"][0])
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||||||
|
offsets_l = [data[f"offsets_l{li}"] for li in range(n_levels)]
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||||||
|
dx_l = [data[f"dx_l{li}"] for li in range(n_levels)]
|
||||||
|
dy_l = [data[f"dy_l{li}"] for li in range(n_levels)]
|
||||||
|
bin_l = [data[f"bin_l{li}"] for li in range(n_levels)]
|
||||||
|
m.variants = []
|
||||||
|
n_vars = var_meta.shape[0]
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||||||
|
for vi in range(n_vars):
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||||||
|
ang, scale, kh, kw, cxl, cyl = var_meta[vi]
|
||||||
|
levels = []
|
||||||
|
for li in range(n_levels):
|
||||||
|
i0 = int(offsets_l[li][vi])
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||||||
|
i1 = int(offsets_l[li][vi + 1])
|
||||||
|
levels.append(_LevelFeatures(
|
||||||
|
dx=dx_l[li][i0:i1].copy(),
|
||||||
|
dy=dy_l[li][i0:i1].copy(),
|
||||||
|
bin=bin_l[li][i0:i1].copy(),
|
||||||
|
n=i1 - i0,
|
||||||
|
))
|
||||||
|
m.variants.append(_Variant(
|
||||||
|
angle_deg=float(ang), scale=float(scale),
|
||||||
|
levels=levels, kh=int(kh), kw=int(kw),
|
||||||
|
cx_local=float(cxl), cy_local=float(cyl),
|
||||||
|
))
|
||||||
|
return m
|
||||||
|
|
||||||
def set_angle_range_around(
|
def set_angle_range_around(
|
||||||
self, center_deg: float, tolerance_deg: float,
|
self, center_deg: float, tolerance_deg: float,
|
||||||
) -> None:
|
) -> None:
|
||||||
@@ -314,8 +474,60 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
self._train_mask = mask_full.copy()
|
self._train_mask = mask_full.copy()
|
||||||
|
|
||||||
self.variants.clear()
|
self.variants.clear()
|
||||||
|
# Reset view list: template principale = view 0
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||||||
|
self._view_templates = [(gray.copy(), mask_full.copy())]
|
||||||
# Invalida cache feature di refine: il template e cambiato.
|
# Invalida cache feature di refine: il template e cambiato.
|
||||||
self._refine_feat_cache = {}
|
self._refine_feat_cache = {}
|
||||||
|
self._build_variants_for_view(gray, mask_full, view_idx=0)
|
||||||
|
self._dedup_variants()
|
||||||
|
return len(self.variants)
|
||||||
|
|
||||||
|
def add_template_view(
|
||||||
|
self, template_bgr: np.ndarray, mask: np.ndarray | None = None,
|
||||||
|
) -> int:
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||||||
|
"""Aggiunge una view template extra all'ensemble (Halcon-style
|
||||||
|
create_aniso_shape_model con fusione N viste).
|
||||||
|
|
||||||
|
Genera varianti del nuovo template con stessi parametri (range
|
||||||
|
angle/scale) e le APPENDE a self.variants. NCC/recall usano
|
||||||
|
automaticamente il template della view che ha matchato.
|
||||||
|
|
||||||
|
Use case: pezzo che cambia aspetto (chiaro/scuro, prima/dopo
|
||||||
|
trattamento, illuminazioni diverse) → un solo matcher resistente.
|
||||||
|
|
||||||
|
Ritorna numero TOTALE varianti dopo l'aggiunta. Le view sono
|
||||||
|
indicizzate da 1 in poi (0 e' il template del train).
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if not self.variants:
|
||||||
|
raise RuntimeError(
|
||||||
|
"Chiamare train(template_principale) prima di add_template_view")
|
||||||
|
gray = self._to_gray(template_bgr)
|
||||||
|
h, w = gray.shape
|
||||||
|
if (w, h) != self.template_size:
|
||||||
|
# Resize per coerenza con bbox/poly
|
||||||
|
gray = cv2.resize(gray, self.template_size, interpolation=cv2.INTER_LINEAR)
|
||||||
|
if mask is not None:
|
||||||
|
mask = cv2.resize(mask, self.template_size, interpolation=cv2.INTER_NEAREST)
|
||||||
|
if mask is None:
|
||||||
|
mask_full = np.full(gray.shape, 255, dtype=np.uint8)
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
mask_full = (mask > 0).astype(np.uint8) * 255
|
||||||
|
view_idx = len(self._view_templates)
|
||||||
|
self._view_templates.append((gray.copy(), mask_full.copy()))
|
||||||
|
n_before = len(self.variants)
|
||||||
|
self._build_variants_for_view(gray, mask_full, view_idx=view_idx)
|
||||||
|
self._dedup_variants()
|
||||||
|
return len(self.variants) - n_before
|
||||||
|
|
||||||
|
def _build_variants_for_view(
|
||||||
|
self, gray: np.ndarray, mask_full: np.ndarray, view_idx: int,
|
||||||
|
) -> None:
|
||||||
|
"""Estrae varianti rotate+scalate per UNA view template.
|
||||||
|
|
||||||
|
Estrazione algorithm identica al train() originale, separato per
|
||||||
|
riuso da add_template_view (multi-template ensemble).
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
h, w = gray.shape
|
||||||
for s in self._scale_list():
|
for s in self._scale_list():
|
||||||
sw = max(16, int(round(w * s)))
|
sw = max(16, int(round(w * s)))
|
||||||
sh = max(16, int(round(h * s)))
|
sh = max(16, int(round(h * s)))
|
||||||
@@ -369,9 +581,8 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
levels=levels,
|
levels=levels,
|
||||||
kh=kh, kw=kw,
|
kh=kh, kw=kw,
|
||||||
cx_local=float(cx_local), cy_local=float(cy_local),
|
cx_local=float(cx_local), cy_local=float(cy_local),
|
||||||
|
view_idx=view_idx,
|
||||||
))
|
))
|
||||||
self._dedup_variants()
|
|
||||||
return len(self.variants)
|
|
||||||
|
|
||||||
def _dedup_variants(self) -> int:
|
def _dedup_variants(self) -> int:
|
||||||
"""Rimuove varianti con feature-set identico (post-quantizzazione).
|
"""Rimuove varianti con feature-set identico (post-quantizzazione).
|
||||||
@@ -426,19 +637,29 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
"""Spread bitmap: bit b acceso dove bin b è presente nel raggio.
|
"""Spread bitmap: bit b acceso dove bin b è presente nel raggio.
|
||||||
|
|
||||||
dtype: uint8 per N_BINS=8, uint16 per N_BINS_POL=16 (use_polarity).
|
dtype: uint8 per N_BINS=8, uint16 per N_BINS_POL=16 (use_polarity).
|
||||||
|
Se use_gpu=True: Sobel + dilate via cv2.UMat (OpenCL kernel GPU).
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
mag, bins = self._gradient(gray)
|
if self.use_gpu and not isinstance(gray, cv2.UMat):
|
||||||
|
gray_in = cv2.UMat(np.ascontiguousarray(gray))
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
gray_in = gray
|
||||||
|
mag, bins = self._gradient(gray_in)
|
||||||
valid = mag >= self.weak_grad
|
valid = mag >= self.weak_grad
|
||||||
k = 2 * self.spread_radius + 1
|
k = 2 * self.spread_radius + 1
|
||||||
kernel = np.ones((k, k), dtype=np.uint8)
|
kernel = np.ones((k, k), dtype=np.uint8)
|
||||||
H, W = gray.shape
|
H, W = (gray.shape if isinstance(gray, np.ndarray)
|
||||||
|
else (gray.get().shape[0], gray.get().shape[1]))
|
||||||
nb = self._n_bins
|
nb = self._n_bins
|
||||||
dtype = np.uint16 if nb > 8 else np.uint8
|
dtype = np.uint16 if nb > 8 else np.uint8
|
||||||
spread = np.zeros((H, W), dtype=dtype)
|
spread = np.zeros((H, W), dtype=dtype)
|
||||||
for b in range(nb):
|
for b in range(nb):
|
||||||
mask_b = ((bins == b) & valid).astype(np.uint8)
|
mask_b = ((bins == b) & valid).astype(np.uint8)
|
||||||
d = cv2.dilate(mask_b, kernel)
|
if self.use_gpu:
|
||||||
spread |= (d.astype(dtype) << b)
|
d = cv2.dilate(cv2.UMat(mask_b), kernel)
|
||||||
|
d_np = d.get()
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
d_np = cv2.dilate(mask_b, kernel)
|
||||||
|
spread |= (d_np.astype(dtype) << b)
|
||||||
return spread
|
return spread
|
||||||
|
|
||||||
@staticmethod
|
@staticmethod
|
||||||
@@ -740,6 +961,138 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
s2, cx2, cy2 = _score_at_angle(x2)
|
s2, cx2, cy2 = _score_at_angle(x2)
|
||||||
return best
|
return best
|
||||||
|
|
||||||
|
def _get_view_template(
|
||||||
|
self, view_idx: int,
|
||||||
|
) -> tuple[np.ndarray | None, np.ndarray | None]:
|
||||||
|
"""Ritorna (template_gray, mask) per la view specificata.
|
||||||
|
|
||||||
|
view_idx 0 = template principale (train), 1+ = view extra
|
||||||
|
aggiunte via add_template_view. Usato per scegliere il template
|
||||||
|
corretto in NCC/recall verification quando il matcher e'
|
||||||
|
ensemble multi-template.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if 0 <= view_idx < len(self._view_templates):
|
||||||
|
return self._view_templates[view_idx]
|
||||||
|
return self.template_gray, self._train_mask
|
||||||
|
|
||||||
|
def _compute_recall(
|
||||||
|
self, spread0: np.ndarray, variant: _Variant,
|
||||||
|
cx: float, cy: float, angle_deg: float,
|
||||||
|
) -> float:
|
||||||
|
"""Frazione di feature template che combaciano nello spread scena
|
||||||
|
alla pose. Halcon-equivalent: MinScore originale.
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
if self.template_gray is None:
|
||||||
|
return 1.0
|
||||||
|
h, w = self.template_gray.shape
|
||||||
|
scale = variant.scale
|
||||||
|
sw = max(16, int(round(w * scale)))
|
||||||
|
sh = max(16, int(round(h * scale)))
|
||||||
|
gray_s = cv2.resize(self.template_gray, (sw, sh), interpolation=cv2.INTER_LINEAR)
|
||||||
|
mask_src = (
|
||||||
|
self._train_mask if self._train_mask is not None
|
||||||
|
else np.full_like(self.template_gray, 255)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
mask_s = cv2.resize(mask_src, (sw, sh), interpolation=cv2.INTER_NEAREST)
|
||||||
|
diag = int(np.ceil(np.hypot(sh, sw))) + 6
|
||||||
|
py = (diag - sh) // 2; px = (diag - sw) // 2
|
||||||
|
gray_p = cv2.copyMakeBorder(
|
||||||
|
gray_s, py, diag - sh - py, px, diag - sw - px, cv2.BORDER_REPLICATE,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
mask_p = cv2.copyMakeBorder(
|
||||||
|
mask_s, py, diag - sh - py, px, diag - sw - px,
|
||||||
|
cv2.BORDER_CONSTANT, value=0,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
center = (diag / 2.0, diag / 2.0)
|
||||||
|
M = cv2.getRotationMatrix2D(center, angle_deg, 1.0)
|
||||||
|
gray_r = cv2.warpAffine(gray_p, M, (diag, diag),
|
||||||
|
flags=cv2.INTER_LINEAR,
|
||||||
|
borderMode=cv2.BORDER_REPLICATE)
|
||||||
|
mask_r = cv2.warpAffine(mask_p, M, (diag, diag),
|
||||||
|
flags=cv2.INTER_NEAREST, borderValue=0)
|
||||||
|
mag, bins = self._gradient(gray_r)
|
||||||
|
fx, fy, fb = self._extract_features(mag, bins, mask_r)
|
||||||
|
n_feat = len(fx)
|
||||||
|
if n_feat < 4:
|
||||||
|
return 0.0
|
||||||
|
H, W = spread0.shape
|
||||||
|
spread_dtype = spread0.dtype.type
|
||||||
|
ix = int(round(cx)); iy = int(round(cy))
|
||||||
|
hits = 0
|
||||||
|
for i in range(n_feat):
|
||||||
|
xs = ix + int(fx[i] - center[0])
|
||||||
|
ys = iy + int(fy[i] - center[1])
|
||||||
|
if 0 <= xs < W and 0 <= ys < H:
|
||||||
|
bit = spread_dtype(1 << int(fb[i]))
|
||||||
|
if spread0[ys, xs] & bit:
|
||||||
|
hits += 1
|
||||||
|
return hits / n_feat
|
||||||
|
|
||||||
|
def _compute_soft_score(
|
||||||
|
self, scene_gray: np.ndarray, variant: _Variant,
|
||||||
|
cx: float, cy: float, angle_deg: float,
|
||||||
|
) -> float:
|
||||||
|
"""Soft-margin gradient similarity (Halcon Metric='use_polarity')."""
|
||||||
|
if self.template_gray is None:
|
||||||
|
return 0.0
|
||||||
|
h, w = self.template_gray.shape
|
||||||
|
scale = variant.scale
|
||||||
|
sw = max(16, int(round(w * scale)))
|
||||||
|
sh = max(16, int(round(h * scale)))
|
||||||
|
gray_s = cv2.resize(self.template_gray, (sw, sh), interpolation=cv2.INTER_LINEAR)
|
||||||
|
mask_src = (
|
||||||
|
self._train_mask if self._train_mask is not None
|
||||||
|
else np.full_like(self.template_gray, 255)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
mask_s = cv2.resize(mask_src, (sw, sh), interpolation=cv2.INTER_NEAREST)
|
||||||
|
diag = int(np.ceil(np.hypot(sh, sw))) + 6
|
||||||
|
py = (diag - sh) // 2; px = (diag - sw) // 2
|
||||||
|
gray_p = cv2.copyMakeBorder(
|
||||||
|
gray_s, py, diag - sh - py, px, diag - sw - px, cv2.BORDER_REPLICATE,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
mask_p = cv2.copyMakeBorder(
|
||||||
|
mask_s, py, diag - sh - py, px, diag - sw - px,
|
||||||
|
cv2.BORDER_CONSTANT, value=0,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
center = (diag / 2.0, diag / 2.0)
|
||||||
|
M = cv2.getRotationMatrix2D(center, angle_deg, 1.0)
|
||||||
|
gray_r = cv2.warpAffine(gray_p, M, (diag, diag),
|
||||||
|
flags=cv2.INTER_LINEAR,
|
||||||
|
borderMode=cv2.BORDER_REPLICATE)
|
||||||
|
mask_r = cv2.warpAffine(mask_p, M, (diag, diag),
|
||||||
|
flags=cv2.INTER_NEAREST, borderValue=0)
|
||||||
|
gx_t = cv2.Sobel(gray_r, cv2.CV_32F, 1, 0, ksize=3)
|
||||||
|
gy_t = cv2.Sobel(gray_r, cv2.CV_32F, 0, 1, ksize=3)
|
||||||
|
mag_t = cv2.magnitude(gx_t, gy_t)
|
||||||
|
_, bins_t = self._gradient(gray_r)
|
||||||
|
fx, fy, _ = self._extract_features(mag_t, bins_t, mask_r)
|
||||||
|
if len(fx) < 4:
|
||||||
|
return 0.0
|
||||||
|
gx_s = cv2.Sobel(scene_gray, cv2.CV_32F, 1, 0, ksize=3)
|
||||||
|
gy_s = cv2.Sobel(scene_gray, cv2.CV_32F, 0, 1, ksize=3)
|
||||||
|
H, W = scene_gray.shape
|
||||||
|
ix = int(round(cx)); iy = int(round(cy))
|
||||||
|
sims = []; weights = []
|
||||||
|
for i in range(len(fx)):
|
||||||
|
xs = ix + int(fx[i] - center[0])
|
||||||
|
ys = iy + int(fy[i] - center[1])
|
||||||
|
if not (0 <= xs < W and 0 <= ys < H):
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
tx = float(gx_t[int(fy[i]), int(fx[i])])
|
||||||
|
ty = float(gy_t[int(fy[i]), int(fx[i])])
|
||||||
|
sx = float(gx_s[ys, xs]); sy = float(gy_s[ys, xs])
|
||||||
|
tm = math.hypot(tx, ty); sm = math.hypot(sx, sy)
|
||||||
|
if tm < 1e-3 or sm < 1e-3:
|
||||||
|
continue
|
||||||
|
cos_sim = (tx * sx + ty * sy) / (tm * sm)
|
||||||
|
cos_sim = max(0.0, cos_sim) if self.use_polarity else abs(cos_sim)
|
||||||
|
sims.append(cos_sim); weights.append(min(sm, 255.0))
|
||||||
|
if not sims:
|
||||||
|
return 0.0
|
||||||
|
sims_arr = np.asarray(sims, dtype=np.float32)
|
||||||
|
w_arr = np.asarray(weights, dtype=np.float32)
|
||||||
|
return float((sims_arr * w_arr).sum() / (w_arr.sum() + 1e-9))
|
||||||
|
|
||||||
def _subpixel_refine_lm(
|
def _subpixel_refine_lm(
|
||||||
self, scene_gray: np.ndarray, variant: _Variant,
|
self, scene_gray: np.ndarray, variant: _Variant,
|
||||||
cx: float, cy: float, angle_deg: float,
|
cx: float, cy: float, angle_deg: float,
|
||||||
@@ -747,12 +1100,8 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
) -> tuple[float, float]:
|
) -> tuple[float, float]:
|
||||||
"""Sub-pixel refinement iterativo via gradient-field least-squares.
|
"""Sub-pixel refinement iterativo via gradient-field least-squares.
|
||||||
|
|
||||||
Halcon-equivalent SubPixel='least_squares_high'. Per ogni feature
|
Halcon-equivalent SubPixel='least_squares_high'. Precisione attesa
|
||||||
template, calcola residuo = projection lungo gradient direction
|
0.05 px (vs 0.5 px del fit quadratic 2D).
|
||||||
sull'edge subpixel scena. Ottimizza traslazione (dx, dy) che
|
|
||||||
minimizza sum dei residui pesati, in iterazione.
|
|
||||||
|
|
||||||
Precisione attesa ±0.05 px (vs ±0.5 di quadratic fit 2D semplice).
|
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
if self.template_gray is None:
|
if self.template_gray is None:
|
||||||
return cx, cy
|
return cx, cy
|
||||||
@@ -789,7 +1138,6 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
fx, fy, _ = self._extract_features(mag_t, bins_t, mask_r)
|
fx, fy, _ = self._extract_features(mag_t, bins_t, mask_r)
|
||||||
if len(fx) < 4:
|
if len(fx) < 4:
|
||||||
return cx, cy
|
return cx, cy
|
||||||
# Pre-compute template offsets e gradient direction
|
|
||||||
n = len(fx)
|
n = len(fx)
|
||||||
ddx_t = (fx - center[0]).astype(np.float32)
|
ddx_t = (fx - center[0]).astype(np.float32)
|
||||||
ddy_t = (fy - center[1]).astype(np.float32)
|
ddy_t = (fy - center[1]).astype(np.float32)
|
||||||
@@ -798,17 +1146,13 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
mag_tf = np.hypot(gx_tf, gy_tf) + 1e-6
|
mag_tf = np.hypot(gx_tf, gy_tf) + 1e-6
|
||||||
nx_t = gx_tf / mag_tf
|
nx_t = gx_tf / mag_tf
|
||||||
ny_t = gy_tf / mag_tf
|
ny_t = gy_tf / mag_tf
|
||||||
|
|
||||||
# Gradient scena (continuo)
|
|
||||||
gx_s = cv2.Sobel(scene_gray, cv2.CV_32F, 1, 0, ksize=3)
|
gx_s = cv2.Sobel(scene_gray, cv2.CV_32F, 1, 0, ksize=3)
|
||||||
gy_s = cv2.Sobel(scene_gray, cv2.CV_32F, 0, 1, ksize=3)
|
gy_s = cv2.Sobel(scene_gray, cv2.CV_32F, 0, 1, ksize=3)
|
||||||
H, W = scene_gray.shape
|
H, W = scene_gray.shape
|
||||||
cur_cx, cur_cy = float(cx), float(cy)
|
cur_cx, cur_cy = float(cx), float(cy)
|
||||||
for _ in range(n_iters):
|
for _ in range(n_iters):
|
||||||
# Sample bilineare gx_s, gy_s ai punti proiettati
|
|
||||||
xs = cur_cx + ddx_t
|
xs = cur_cx + ddx_t
|
||||||
ys = cur_cy + ddy_t
|
ys = cur_cy + ddy_t
|
||||||
# Clamp
|
|
||||||
xs_c = np.clip(xs, 0, W - 1.001)
|
xs_c = np.clip(xs, 0, W - 1.001)
|
||||||
ys_c = np.clip(ys, 0, H - 1.001)
|
ys_c = np.clip(ys, 0, H - 1.001)
|
||||||
x0 = xs_c.astype(np.int32); y0 = ys_c.astype(np.int32)
|
x0 = xs_c.astype(np.int32); y0 = ys_c.astype(np.int32)
|
||||||
@@ -825,19 +1169,11 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
mag_s = np.hypot(sx_v, sy_v) + 1e-6
|
mag_s = np.hypot(sx_v, sy_v) + 1e-6
|
||||||
nx_s = sx_v / mag_s
|
nx_s = sx_v / mag_s
|
||||||
ny_s = sy_v / mag_s
|
ny_s = sy_v / mag_s
|
||||||
# Residuo lungo direzione gradient template:
|
|
||||||
# discordance(theta) misurata via prodotto vettoriale (sin(delta))
|
|
||||||
# Valori weight: feature con scarsa magnitude scena hanno peso basso
|
|
||||||
w = np.minimum(mag_s, 255.0).astype(np.float32)
|
w = np.minimum(mag_s, 255.0).astype(np.float32)
|
||||||
# Stima shift (dx, dy) che azzera residuo gradient field:
|
|
||||||
# uso normal-equations: sum_i w_i * (n_t_i . shift) * n_t_i = sum_i w_i * (n_s_i - n_t_i) ?
|
|
||||||
# Approccio piu' diretto: shift verso centroide gradient differences
|
|
||||||
err_x = (nx_s - nx_t) * w
|
err_x = (nx_s - nx_t) * w
|
||||||
err_y = (ny_s - ny_t) * w
|
err_y = (ny_s - ny_t) * w
|
||||||
# Step proporzionale a -mean(err) (gradient descent damped)
|
|
||||||
step_x = -float(err_x.sum()) / (w.sum() + 1e-6)
|
step_x = -float(err_x.sum()) / (w.sum() + 1e-6)
|
||||||
step_y = -float(err_y.sum()) / (w.sum() + 1e-6)
|
step_y = -float(err_y.sum()) / (w.sum() + 1e-6)
|
||||||
# Damping: limita step a 1px per iter per stabilita'
|
|
||||||
step_x = max(-1.0, min(1.0, step_x))
|
step_x = max(-1.0, min(1.0, step_x))
|
||||||
step_y = max(-1.0, min(1.0, step_y))
|
step_y = max(-1.0, min(1.0, step_y))
|
||||||
cur_cx += step_x
|
cur_cx += step_x
|
||||||
@@ -848,7 +1184,7 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
|
|
||||||
def _verify_ncc(
|
def _verify_ncc(
|
||||||
self, scene_gray: np.ndarray, cx: float, cy: float,
|
self, scene_gray: np.ndarray, cx: float, cy: float,
|
||||||
angle_deg: float, scale: float,
|
angle_deg: float, scale: float, view_idx: int = 0,
|
||||||
) -> float:
|
) -> float:
|
||||||
"""NCC tra template warpato alla pose e scena sottostante.
|
"""NCC tra template warpato alla pose e scena sottostante.
|
||||||
|
|
||||||
@@ -860,9 +1196,9 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
il matcher linemod può dare score alto su texture generiche ma
|
il matcher linemod può dare score alto su texture generiche ma
|
||||||
sovrapponendo il template gray i pixel non corrispondono.
|
sovrapponendo il template gray i pixel non corrispondono.
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
if self.template_gray is None:
|
t, train_mask = self._get_view_template(view_idx)
|
||||||
|
if t is None:
|
||||||
return 1.0
|
return 1.0
|
||||||
t = self.template_gray
|
|
||||||
h, w = t.shape
|
h, w = t.shape
|
||||||
cx_t = (w - 1) / 2.0
|
cx_t = (w - 1) / 2.0
|
||||||
cy_t = (h - 1) / 2.0
|
cy_t = (h - 1) / 2.0
|
||||||
@@ -887,8 +1223,8 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
t, M, (cw, ch),
|
t, M, (cw, ch),
|
||||||
flags=cv2.INTER_LINEAR, borderValue=0,
|
flags=cv2.INTER_LINEAR, borderValue=0,
|
||||||
)
|
)
|
||||||
if self._train_mask is not None:
|
if train_mask is not None:
|
||||||
mask_src = self._train_mask
|
mask_src = train_mask
|
||||||
else:
|
else:
|
||||||
mask_src = np.full_like(t, 255)
|
mask_src = np.full_like(t, 255)
|
||||||
mask_w = cv2.warpAffine(
|
mask_w = cv2.warpAffine(
|
||||||
@@ -934,6 +1270,8 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
greediness: float = 0.0,
|
greediness: float = 0.0,
|
||||||
batch_top: bool = False,
|
batch_top: bool = False,
|
||||||
nms_iou_threshold: float = 0.3,
|
nms_iou_threshold: float = 0.3,
|
||||||
|
min_recall: float = 0.0,
|
||||||
|
use_soft_score: bool = False,
|
||||||
subpixel_lm: bool = False,
|
subpixel_lm: bool = False,
|
||||||
) -> list[Match]:
|
) -> list[Match]:
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
@@ -1299,16 +1637,38 @@ class LineShapeMatcher:
|
|||||||
# ranking/visualizzazione (uno score 1.0 vero richiede sia
|
# ranking/visualizzazione (uno score 1.0 vero richiede sia
|
||||||
# match shape sia template gray identici).
|
# match shape sia template gray identici).
|
||||||
if verify_ncc and float(score_f) < ncc_skip_above:
|
if verify_ncc and float(score_f) < ncc_skip_above:
|
||||||
ncc = self._verify_ncc(gray0, cx_f, cy_f, ang_f, var.scale)
|
ncc = self._verify_ncc(
|
||||||
|
gray0, cx_f, cy_f, ang_f, var.scale,
|
||||||
|
view_idx=getattr(var, "view_idx", 0),
|
||||||
|
)
|
||||||
if ncc < verify_threshold:
|
if ncc < verify_threshold:
|
||||||
continue
|
continue
|
||||||
score_f = (float(score_f) + max(0.0, ncc)) * 0.5
|
score_f = (float(score_f) + max(0.0, ncc)) * 0.5
|
||||||
|
# Soft-margin gradient similarity: sostituisce o integra lo
|
||||||
|
# score con metric continua (cos sim gradients) invece di
|
||||||
|
# bin discreto. Halcon-style: piu robusto a piccole rotazioni.
|
||||||
|
if use_soft_score:
|
||||||
|
soft = self._compute_soft_score(
|
||||||
|
gray0, var, cx_f, cy_f, ang_f,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
score_f = (float(score_f) + soft) * 0.5
|
||||||
# Re-check min_score sullo score finale: NCC averaging puo
|
# Re-check min_score sullo score finale: NCC averaging puo
|
||||||
# abbattere lo shape-score sotto la soglia user. Senza questo
|
# abbattere lo shape-score sotto la soglia user. Senza questo
|
||||||
# check apparivano match con score < min_score (UI confusing).
|
# check apparivano match con score < min_score (UI confusing).
|
||||||
if float(score_f) < min_score:
|
if float(score_f) < min_score:
|
||||||
continue
|
continue
|
||||||
|
|
||||||
|
# Feature recall (Halcon MinScore-style): conta quante feature
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# template effettivamente combaciano nello spread scena alla
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# pose finale. Scarta se sotto min_recall (default 0 = off).
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# Util contro match parziali ad alto NCC ma poche feature reali.
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if min_recall > 0.0:
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recall = self._compute_recall(
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spread0, var, cx_f, cy_f, ang_f,
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)
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if recall < min_recall:
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continue
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# Ri-traslo coord da spazio crop ROI a spazio scena originale.
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# Ri-traslo coord da spazio crop ROI a spazio scena originale.
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cx_out = cx_f + roi_offset[0]
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cx_out = cx_f + roi_offset[0]
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cy_out = cy_f + roi_offset[1]
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cy_out = cy_f + roi_offset[1]
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