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package rdf.textures.glzm.glszm;
import rdf.Features;
import imageTiTi.Image;
import imageTiTi.reducer.ColorReducer;
import measures.cclh.ConnectedComponentLabeling;
import morphee.Levelings.Leveling;
/**
* <p>Description : Cette classe calcule les caracteristiques de la "Size Zone Matrix"
* (une petite creation de ma part) pour une image (vignette).<br>
* Liste des caracteristiques calculees (ce sont celles de la Run Length Matrix).
* Ce sont principalement des moments (ordres -2 a 2) et des variances.<br>
* - F0 => Small Zone Emphasis, SZE.<br>
* - F1 => Large Zone Emphasis, LZE.<br>
* - F2 => Low Gray level Zone Emphasis, LGZE.<br>
* - F3 => High Gray level Zone Emphasis, HGZE.<br>
* - F4 => Small Zone Low Gray level Emphasis, SZLGE.<br>
* - F5 => Small Zone High Gray level Emphasis, SZHGE.<br>
* - F6 => Large Zone Low Gray level Emphasis, LZLGE.<br>
* - F7 => Large Zone High Gray Level Emphasis, LZHGE.<br>
* - F8 => Gray Level Non Uniformity, GLNU.<br>
* - F9 => Size Zone Non Uniformity, SZNU.<br>
* - F10 => Zone Percentage, ZPC.<br>
* - F11 => Barycentre sur les niveaux de gris.<br>
* - F12 => Barycentre sur les tailles de zones.<br>
* - F13 => Variance ponderee sur les niveaux de gris.<br>
* - F14 => Variance ponderee sur tailles des zones.<br>
* - F15 => Orientation.<br>
* </p>
* <p>Packages necessaires : imageTiTi.</p>
* <p>Copyright : Copyright (c) 2007.</p>
* <p>Laboratoires/Equipes : CMM (Mines-ParisTech / ENSMP), I&M (ex LXAO) LSIS.</p>
* <p>Dernieres modifications :<br>
* 20 Avril 2010 => Ajout des indices F13 a F15 et correction/traduction des noms.<br>
* 07 Fevrier 2010 => Suppression des caracteristiques Haralick.<br>
* 21 Janvier 2010 => Ajout de la methode "Compute(DV, int, boolean) pour effectuer le calcul sur des volumes.<br>
* 19 Novembre 2009 => Ajout de la methode ComputeFromStack qui permet de faire les calculs sur une pile d'images
* (projet Loreal, CMM/ENSMP).<br>
* 10 Avril 2008 => Creation.</p>
*
* @author Guillaume THIBAULT
* @version 1.0
*/
public class GlszmFeatures extends GrayLevelSizeZoneMatrix implements Features
{
/** Tableau qui contient toutes les caracteristiques.*/
private double[] Features = new double[16] ;
/** Variable egale a la somme de tous les elements de la matrice.*/
private double Sum = 0.0 ;
/** Tableau contenant les noms des caracteristiques qui sont calculees.*/
private String[] FeaturesNames = new String[]{"SZE", "LZE", "LGZE", "HGZE", "SZLGE", "SZHGE", "LZLGE", "LZHGE",
"GLNU", "SZNU", "ZPC", "BARYGL", "BARYS", "VARGL", "VARS", "ORIE"} ;
/** Un constructeur qui permet de modifier la taille de la size zone matrix.
* @param nbGrayLevel Le nombre de niveaux de gris a prendre en compte, ce sera la hauteur de la matrice.
* @param nbSizes Nombre de tailles de zones a prendre en compte.
* Si FixedSize=true ce sera la largeur de la matrice, sinon c'est le pas.
* @param FixedSize La largeur doit elle etre fixe ? */
public GlszmFeatures(int nbGrayLevel, int nbSizes, boolean FixedSize)
{
super(nbGrayLevel, nbSizes, FixedSize) ;
}
/** Methode qui lance et gere les differentes etapes de calcul. Inutile d'appeler la methode "FillMatrix".
* @param image L'image a caracteriser
* @param reducer Classe qui permet de reduire le nombre de couleurs.
* @param leveling Methode de nivellement a utiliser avant la reduction des couleurs avec un filtre gaussien comme marqueur.
* Si ce parametre est null, alors rien n'est realise.
* @param ForbidenValue La valeur a exclure lors de calculs. Mettre -1 si toute la texture est a caracteriser.
* @param EightConnex Travaille t-on en 8-connexite ?
* @param nbCPU Nombre de CPU autorises dans cette classes => Nombre de threads autorises.*/
public void Compute(Image image, ColorReducer reducer, Leveling leveling, int ForbidenValue, boolean EightConnex, int nbCPU)
{
if ( !image.isGrayLevel() ) throw new IllegalArgumentException("Only gray level images supported.") ;
FillMatrix(image, reducer, leveling, ForbidenValue, EightConnex, nbCPU) ; // On remplit la matrice :)
ComputeFeatures() ;
}
/** Methode qui lance et gere les differentes etapes de calcul.
* @param ImageReduced La vignette contenant la texture, dont les niveaux de gris ont prealablement ete reduit.
* @param Ccl La classe permettant de realiser l'etiquettage des composantes connexes,
* mais sur laquelle les calculs ont DEJA ete realises.*/
public void Compute(Image ImageReduced, ConnectedComponentLabeling Ccl)
{
if ( !ImageReduced.isGrayLevel() ) throw new IllegalArgumentException("Only gray level images supported.") ;
FillMatrix(ImageReduced, Ccl) ; // On remplit la matrice :)
ComputeFeatures() ;
}
/** Methode qui gere le calcul des indices de texture.*/
private void ComputeFeatures()
{
Sum = 0.0 ;
for (int y=0 ; y < nbGrayLevel ; y++)
for (int x=0 ; x < Width ; x++)
Sum += matrix[y][x] ;
Features[0] = SZE() ;
Features[1] = LZE() ;
Features[2] = LGZE() ;
Features[3] = HGZE() ;
Features[4] = SZLGE() ;
Features[5] = SZHGE() ;
Features[6] = LZLGE() ;
Features[7] = LZHGE() ;
Features[8] = GLNU() ;
Features[9] = SZNU() ;
Features[10] = ZPC() ;
Features[11] = BARYGL() ;
Features[12] = BARYS() ;
Features[13] = VARGL(Features[11]) ;
Features[14] = VARS(Features[12]) ;
Features[15] = ORIE(Features[11], Features[12]) ;
}
/** Methode qui lance et gere les differentes etapes de calcul pour un tas (pile) d'images.
* @param images Les vignettes (images) contenant les texture a caracteriser.
* @param reducer Classe qui permet de reduire le nombre de couleurs.
* @param leveling Methode de nivellement a utiliser avant la reduction des couleurs avec un filtre gaussien comme marqueur.
* Si ce parametre est null, alors rien n'est realise.
* @param ForbidenValue La valeur a exclure lors de calculs. Mettre -1 si toute la texture est a caracteriser.
* @param EightConnex Est ce que l'on doit realiser l'etiquettage en 8-connexite ?
* @param nbCPU Nombre de CPU autorises dans cette classes => Nombre de threads autorises.*/
public void ComputeFromStack(Image[] images, ColorReducer reducer, Leveling leveling, int ForbidenValue,
boolean EightConnex, int nbCPU)
{
int i, j ;
int[] nbNanF1 = new int[Features.length] ;
double[] F1 = new double[Features.length] ; // Tableaux temporaires contenant la somme des caractéristiques.
for (i=0 ; i < images.length ; i++)
{
Compute(images[i], reducer, leveling, ForbidenValue, EightConnex, nbCPU) ; // On calcule les caractéristiques .
for (j=0 ; j < F1.length ; j++)
if ( Double.isNaN(Features[j])) nbNanF1[j]++ ; // On compte le nombre de Nan pour ajuster les calculs.
else F1[j] += Features[j] ; // On sauvegarde les résultats.
}
for (j=0 ; j < F1.length ; j++) Features[j] = F1[j] / (double)(images.length-nbNanF1[j]) ;
F1 = null ;
nbNanF1 = null ;
}
/* -------------------------------------------- Calcul des caractéristiques -------------------------------------------- */
/** F0 - Small Zone Emphasis, SZE. Petites zones.
* @return SZE.*/
private double SZE()
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += matrix[n][s] / Math.pow(s+1, 2.0) ;
return val / Sum ;
}
/** F1 - Large Zone Emphasis, LZE. Grande zone.
* @return LZE.*/
private double LZE()
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += matrix[n][s] * Math.pow(s+1, 2.0) ;
return val / Sum ;
}
/** F2 - Low Gray level Zone Emphasis, LGZE.
* @return LGZE.*/
private double LGZE()
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += matrix[n][s] / Math.pow(n+1, 2.0) ;
return val / Sum ;
}
/** F3 - High Gray level Zone Emphasis, HGZE.
* @return HGZE.*/
private double HGZE()
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += matrix[n][s] * Math.pow(n+1, 2.0) ;
return val / Sum ;
}
/** F4 - Small Zone Low Gray level Emphasis, SZLGE.
* @return SZLGE.*/
private double SZLGE()
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += matrix[n][s] / (Math.pow(n+1, 2.0) * Math.pow(s+1, 2.0)) ;
return val / Sum ;
}
/** F5 - Small Zone High Gray level Emphasis, SZHGE.
* @return SZHGE.*/
private double SZHGE()
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += matrix[n][s] * Math.pow((double)(n+1)/(double)(s+1), 2.0) ;
return val / Sum ;
}
/** F6 - Large Zone Low Gray level Emphasis, LZLGE.
* @return LSLGLE.*/
private double LZLGE()
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += matrix[n][s] * Math.pow((double)(s+1)/(double)(n+1), 2.0) ;
return val / Sum ;
}
/** F7 - Large Zone High Gray level Emphasis, LZHGE.
* @return LZHGE.*/
private double LZHGE()
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += matrix[n][s] * Math.pow(n+1, 2.0) * Math.pow(s+1, 2.0) ;
return val / Sum ;
}
/** F8 - Gray Level Non Uniform, GLNU. Homogeneite spectrale.
* @return GLNU.*/
private double GLNU()
{
double v, val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
{
v = 0.0 ;
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
v += matrix[n][s] ;
val += v*v ;
}
return val / Sum ;
}
/** F9 - Size Zone Non Uniform, SZNU. Uniformite.
* @return SZNU.*/
private double SZNU()
{
double v, val = 0.0 ;
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
{
v = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
v += matrix[n][s] ;
val += v*v ;
}
return val / Sum ;
}
/** F10 - Zone Percentage, ZPC. Egalite des isotailles (pourcentage primitives).
* @return ZPC.*/
private double ZPC()
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += (double)(s+1) * matrix[n][s] ;
return Sum / val ;
}
/** F11 - Methode qui calcule le barycentre sur les niveaux de gris.
* @return Le barycentre sur les niveaux de gris.*/
private double BARYGL()
{
double mean = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
mean += (double)(n+1) * matrix[n][s] ;
return mean / Sum ;
}
/** F12 - Methode qui calcule le barycentre sur les tailles.
* @return Le barycentre sur les tailles.*/
private double BARYS()
{
double mean = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
mean += (double)(s+1) * matrix[n][s] ;
return mean / Sum ;
}
/** F13 - Methode qui calcule la variance sur les niveaux de gris.
* @param mean Moyenne sur les niveaux de gris.
* @return La variance sur les niveaux de gris.*/
private double VARGL(double mean)
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += Math.pow((double)(n+1) * matrix[n][s] - mean, 2.0) ;
return Math.sqrt(val / Sum) ;
}
/** F14 - FMethode qui calcule la variance sur les tailles.
* @param mean Moyenne sur les tailles des zones.
* @return La variance sur les tailles.*/
private double VARS(double mean)
{
double val = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
val += Math.pow((double)(s+1) * matrix[n][s] - mean, 2.0) ;
return Math.sqrt(val / Sum) ;
}
/** F15 - Methode qui calcule l'orientation des valeurs non nulles de la matrice.
* @param bgl Barycentre sur les niveaux de gris.
* @param bs Barycentre sur les tailles.
* @return L'orientation comprise sur [-Pi/2, Pi/2].*/
private double ORIE(double bgl, double bs)
{
double a, b, c, m ;
double m11 = 0.0, m02 = 0.0, m20 = 0.0 ;
for (int n=0 ; n < nbGrayLevel ; n++)
for (int s=0 ; s < Width ; s++)
{
m = matrix[n][s] ;
m11 += (double)(n+1) * (double)(s+1) * m ;
m02 = Math.pow(n+1, 2.0) * m ;
m20 = Math.pow(s+1, 2.0) * m ;
}
a = m20/Sum - bs*bs ;
b = 2.0 * (m11/Sum - bgl*bs) ;
c = m02/Sum - bgl*bgl ;
return Math.atan(b/(a-c))/2.0 ;
}
/* ---------------------------------------------------- Les getters ---------------------------------------------------- */
/** Methode qui retourne la liste des caracteristiques.
* @return Le tableau de double contenant les caracteristiques.*/
public double[] Feature()
{
return Features ;
}
/** Methode qui retourne une des caracteristiques.
* @return La valeur de type double de la caracteristiques.*/
public double Feature(int i)
{
return Features[i] ;
}
/** Methode qui renvoit un tableau contenant les noms des caracteristiques.
* @return Le tableau de string contenant les noms.*/
public String[] FeaturesNames()
{
return FeaturesNames ;
}
} |
