Cleaning, micro-optimizations.
[master-thesis.git] / Parasitemia / Parasitemia / Classifier.fs
index c54a3b1..0d21375 100644 (file)
@@ -21,7 +21,7 @@ type private EllipseFlaggedKd (e: Ellipse) =
         member this.Y = this.Cy
 
 
-let findCells (ellipses: Ellipse list) (parasites: ParasitesMarker2.Result) (img: Image<Gray, byte>) (config: Config.Config) : Cell list =
+let findCells (ellipses: Ellipse list) (parasites: ParasitesMarker.Result) (img: Image<Gray, float32>) (config: Config.Config) : Cell list =
     if ellipses.IsEmpty
     then
         []
@@ -29,10 +29,10 @@ let findCells (ellipses: Ellipse list) (parasites: ParasitesMarker2.Result) (img
         let infection = parasites.infection.Copy() // To avoid to modify the parameter.
 
         // This is the minimum window size to check if other ellipses touch 'e'.
-        let searchRegion (e: Ellipse) = { KdTree.minX = e.Cx - (e.A + config.RBCMaxRadius) * config.Parameters.scale
-                                          KdTree.maxX = e.Cx + (e.A + config.RBCMaxRadius) * config.Parameters.scale
-                                          KdTree.minY = e.Cy - (e.A + config.RBCMaxRadius) * config.Parameters.scale
-                                          KdTree.maxY = e.Cy + (e.A + config.RBCMaxRadius) * config.Parameters.scale }
+        let searchRegion (e: Ellipse) = { KdTree.minX = e.Cx - (e.A + config.RBCMaxRadius)
+                                          KdTree.maxX = e.Cx + (e.A + config.RBCMaxRadius)
+                                          KdTree.minY = e.Cy - (e.A + config.RBCMaxRadius)
+                                          KdTree.maxY = e.Cy + (e.A + config.RBCMaxRadius) }
 
         // The minimum window to contain a given ellipse.
         let ellipseWindow (e: Ellipse) =
@@ -47,61 +47,82 @@ let findCells (ellipses: Ellipse list) (parasites: ParasitesMarker2.Result) (img
 
         // Return 'true' if the point 'p' is owned by e.
         // The lines represents all intersections with other ellipses.
-        let pixelOwnedByE (p: PointD) (e: Ellipse) (lines: Line list) =
+        let pixelOwnedByE (p: PointD) (e: Ellipse) (others: (Ellipse * Line) list) =
             e.Contains p.X p.Y &&
             seq {
                 let c = PointD(e.Cx, e.Cy)
-                for d1 in lines do
+                for e', d1 in others do
                     let d2 = Utils.lineFromTwoPoints c p
+                    let c' = PointD(e'.Cx, e'.Cy)
+                    let v = pointFromTwoLines d1 (lineFromTwoPoints c c')
+                    let case1 = sign (v.X - c.X) <> sign (v.X - c'.X) || Utils.squaredDistanceTwoPoints v c > Utils.squaredDistanceTwoPoints v c'
                     if d2.Valid
                     then
                         let p' = Utils.pointFromTwoLines d1 d2
-                        yield sign (c.X - p.X) <> sign (c.X - p'.X) || Utils.squaredDistanceTwoPoints c p' > Utils.squaredDistanceTwoPoints c p // 'false' -> the point is owned by another ellipse.
+                        // Yield 'false' when the point is owned by another ellipse.
+                        if case1
+                        then
+                            yield sign (c.X - p.X) <> sign (c.X - p'.X) || Utils.squaredDistanceTwoPoints c p' > Utils.squaredDistanceTwoPoints c p
+                        else
+                            yield sign (c.X - p.X) = sign (c.X - p'.X) && Utils.squaredDistanceTwoPoints c p' < Utils.squaredDistanceTwoPoints c p
                     else
-                        yield true
+                        yield case1
             } |> Seq.forall id
 
         let ellipses = ellipses |> List.map EllipseFlaggedKd
 
-        // 1) Associate touching ellipses with each ellipses.
+        // 1) Associate touching ellipses with each ellipses and remove ellipse with more than two intersections.
         let tree = KdTree.Tree.BuildTree ellipses
-        let neighbors (e: Ellipse) : (EllipseFlaggedKd * PointD * PointD) list =
-            tree.Search (searchRegion e)
-                // We only keep the ellipses touching 'e'.
-                |> List.choose (fun otherE ->
-                    match EEOver.EEOverlapArea e otherE with
-                    | Some (area, px, py) when area > 0.0 && px.Length >= 2 && py.Length >= 2 ->
-                        Some (otherE, PointD(px.[0], py.[0]), PointD(px.[1], py.[1]))
-                    | _ ->
-                        None )
-
-        let ellipsesWithNeigbors = ellipses |> List.map (fun e -> e, neighbors e)
-
-        // 2) Remove ellipses with a high standard deviation (high contrast).
-        let globalStdDiviation = MathNet.Numerics.Statistics.StreamingStatistics.StandardDeviation(seq {
-            for y in 0 .. h - 1 do
-                for x in 0 .. w - 1 do
-                    yield img.Data.[y, x, 0] |> float })
+        let neighbors (e: EllipseFlaggedKd) : (EllipseFlaggedKd * PointD * PointD) list =
+            if not e.Removed
+            then
+                tree.Search (searchRegion e)
+                    // We only keep the ellipses touching 'e'.
+                    |> List.choose (fun otherE ->
+                        match EEOver.EEOverlapArea e otherE with
+                        | Some (_, px, _) when px.Length > 2 ->
+                            otherE.Removed <- true
+                            None
+                        | Some (area, px, py) when area > 0.0 && px.Length = 2 ->
+                            Some (otherE, PointD(px.[0], py.[0]), PointD(px.[1], py.[1]))
+                        | _ ->
+                            None )
+            else
+                []
 
-        for e, neighbors in List.rev ellipsesWithNeigbors do
-            let minX, minY, maxX, maxY = ellipseWindow e
+        // We reverse the list to get the lower score ellipses first.
+        let ellipsesWithNeigbors = ellipses |> List.map (fun e -> e, neighbors e) |> List.rev
 
-            let stdDiviation = MathNet.Numerics.Statistics.StreamingStatistics.StandardDeviation(seq {
-                for y in (if minY < 0 then 0 else minY) .. (if maxY >= h then h - 1 else maxY) do
-                    for x in (if minX < 0 then 0 else minX) .. (if maxX >= w then w - 1 else maxX) do
-                        let p = PointD(float x, float y)
-                        if pixelOwnedByE p e (neighbors |> List.choose (fun (otherE, p1, p2) -> if otherE.Removed then None else Some (Utils.lineFromTwoPoints p1 p2)))
-                        then
-                            yield img.Data.[y, x, 0] |> float })
 
-            if stdDiviation > globalStdDiviation * config.Parameters.standardDeviationMaxRatio
-            then
-                e.Removed <- true
-
-        // 3) Remove ellipses touching the edges.
+        // 2) Remove ellipses touching the edges.
         for e in ellipses do
             if e.isOutside w_f h_f then e.Removed <- true
 
+        // 3) Remove ellipses with a high standard deviation (high contrast).
+
+        // CvInvoke.Normalize(img, img, 0.0, 255.0, CvEnum.NormType.MinMax) // Not needed.
+
+        let globalStdDeviation = MathNet.Numerics.Statistics.Statistics.StandardDeviation(seq {
+            for y in 0 .. h - 1 do
+                for x in 0 .. w - 1 do
+                    yield float img.Data.[y, x, 0] })
+
+        for e in ellipses do
+            if not e.Removed
+            then
+                let shrinkedE = e.Scale 0.9
+                let minX, minY, maxX, maxY = ellipseWindow shrinkedE
+
+                let stdDeviation = MathNet.Numerics.Statistics.Statistics.StandardDeviation (seq {
+                    for y in (if minY < 0 then 0 else minY) .. (if maxY >= h then h - 1 else maxY) do
+                        for x in (if minX < 0 then 0 else minX) .. (if maxX >= w then w - 1 else maxX) do
+                            if shrinkedE.Contains (float x) (float y)
+                            then
+                                yield float img.Data.[y, x, 0] })
+
+                if stdDeviation > globalStdDeviation * config.Parameters.standardDeviationMaxRatio then
+                    e.Removed <- true
+
         // 4) Remove ellipses with little area.
         let minArea = config.RBCMinArea
         for e, neighbors in ellipsesWithNeigbors do
@@ -113,7 +134,7 @@ let findCells (ellipses: Ellipse list) (parasites: ParasitesMarker2.Result) (img
                 for y in (if minY < 0 then 0 else minY) .. (if maxY >= h then h - 1 else maxY) do
                     for x in (if minX < 0 then 0 else minX) .. (if maxX >= w then w - 1 else maxX) do
                         let p = PointD(float x, float y)
-                        if pixelOwnedByE p e (neighbors |> List.choose (fun (otherE, p1, p2) -> if otherE.Removed then None else Some (Utils.lineFromTwoPoints p1 p2)))
+                        if pixelOwnedByE p e (neighbors |> List.choose (fun (otherE, p1, p2) -> if otherE.Removed then None else Some (otherE :> Ellipse, Utils.lineFromTwoPoints p1 p2)))
                         then
                             area <- area + 1
 
@@ -139,7 +160,7 @@ let findCells (ellipses: Ellipse list) (parasites: ParasitesMarker2.Result) (img
                 for y in minY .. maxY do
                     for x in minX .. maxX do
                         let p = PointD(float x, float y)
-                        if pixelOwnedByE p e (neighbors |> List.choose (fun (otherE, p1, p2) -> if otherE.Removed then None else Some (Utils.lineFromTwoPoints p1 p2)))
+                        if pixelOwnedByE p e (neighbors |> List.choose (fun (otherE, p1, p2) -> if otherE.Removed then None else Some (otherE :> Ellipse, Utils.lineFromTwoPoints p1 p2)))
                         then
                             elements.[y-minY, x-minX] <- 1uy
                             nbElement <- nbElement + 1
@@ -157,11 +178,12 @@ let findCells (ellipses: Ellipse list) (parasites: ParasitesMarker2.Result) (img
                                 darkStainPixels <- darkStainPixels + 1
 
                 let cellClass =
-                    if float darkStainPixels > config.Parameters.maxDarkStainRatio * (float nbElement) (* ||
+                    if float darkStainPixels > config.Parameters.maxDarkStainRatio * (float nbElement) ||
+                       float stainPixels > config.Parameters.maxStainRatio * (float nbElement) (* ||
                         sqrt (((float sumCoords_x) / (float nbElement) - e.Cx) ** 2.0 + ((float sumCoords_y) / (float nbElement) - e.Cy) ** 2.0) > e.A * config.maxOffcenter *)
                     then
                         Peculiar
-                    elif infectedPixels.Count > config.Parameters.parasitePixelsRequired
+                    elif infectedPixels.Count >= 1
                     then
                         let infectionToRemove = ImgTools.connectedComponents parasites.stain infectedPixels
                         for p in infectionToRemove do