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"""Ponto de entrada da validação: treino da deteção por recompensa/punição.
Equivalente ao `calibrate.py`, mas em vez de ajustares os círculos à mão,
**validas o que a deteção automática fez**: o sistema analisa cada imagem e
frame de `samples/` e apresenta os círculos/elipses detetados; por cada forma
tens apenas dois botões:
- **Válido** → o sistema é recompensado (os parâmetros relaxam ligeiramente);
- **Rejeitado** → o sistema é punido (os parâmetros apertam: `param2`,
`param1`, `dp`, o desfoque gaussiano e a tolerância a discos ocultos são
ajustados) e a imagem é **reavaliada** de imediato, determinando as formas
novamente. Os pesos do treino nunca tocam em tamanhos nem distâncias — o
raio mínimo e a distância entre centros são derivados da resolução.
O loop repete-se até 100% das imagens e frames de vídeo estarem processados.
`samples/calibration.json` (a saída da calibração manual) serve de **guia**:
os círculos manuais aparecem desenhados na imagem, cada forma pendente mostra
o IoU contra o guia e o relatório final compara o resultado aceite com a
calibração manual (recall, precisão, IoU, score 0–100).
**Séries de treino**: cada passagem completa (manual ou automática) é uma
*série*. No fim de cada série o estado é gravado no JSON de treino
(`samples/validator_state.json`), que no início da série seguinte alimenta o
sistema com os pesos/deltas aprendidos — carrega em **Novo treino** para
continuar a treinar a partir do ponto onde paraste.
**Treino automático**: a janela **Treino automático…** faz o mesmo esquema,
sem intervenção humana: compara cada deteção com a calibração e valida se o
IoU for ≥ um limiar **sempre ≥ 0.90** (ajustável na UI ou com `--iou`, para
aumentar a dificuldade) que **sobe conforme o número de validações aumenta**
— a margem de erro encolhe com o treino; rejeita (e reavalia) tudo o resto.
No fim de qualquer série a configuração treinada é exportada para
`samples/trained_config.json` (por omissão), prontinha para alimentar o
sistema "real" (`--export` muda o caminho), e é mostrado o **relatório final
em pop-up**: discrepâncias por amostra vs calibração manual (IoU, falsos
negativos/positivos, erros do centro e do raio) e as recompensas/punições
com os seus pesos — editáveis ali mesmo para as séries seguintes.
Uso:
python validator.py # janela desktop (tkinter)
python validator.py --samples samples
python validator.py --config config.yaml
python validator.py --reset-state # apaga progresso, deltas e séries
python validator.py --check # relatório sem interface
"""
from __future__ import annotations
import argparse
import copy
import json
import logging
import math
import queue
import shutil
import sys
import threading
import time
import zlib
from dataclasses import dataclass, field
from pathlib import Path
import cv2
import numpy as np
from astroframe.ai import params as pparams
from astroframe.ai.cnn import DiskFilter, SmallCNN, disk_patch, fit_classifier
from astroframe.ai.feedback import FeedbackDB
from astroframe.ai.score import score_image, stars_text
from astroframe.calibration.scan import SampleRef, load_frame, scan_samples
from astroframe.calibration.store import CalibrationStore
from astroframe.calibration.validate import CalibrationReport, shape_iou, validate_all, validate_item
from astroframe.config import AstroFrameConfig
from astroframe.core.enhancer import enhance_image
from astroframe.core.stabilizer import DiskDetection, find_disks_for_calibration
from astroframe.paths import (
calibration_json,
logs_ia_dir,
migrate_legacy,
setup_logging,
staging_dir,
train_dir,
weights_dir,
)
logger = logging.getLogger(__name__)
try: # tkinter é stdlib mas o módulo só é necessário em runtime
import tkinter as tk
from tkinter import messagebox, ttk
from PIL import Image, ImageTk
except ImportError as exc: # pragma: no cover
tk = None # type: ignore[assignment]
ttk = None # type: ignore[assignment]
messagebox = None # type: ignore[assignment]
Image = None # type: ignore[assignment]
ImageTk = None # type: ignore[assignment]
_TK_IMPORT_ERROR = exc
else:
_TK_IMPORT_ERROR = None
# --------------------------------------------------------------------------
# Constantes do treino
# --------------------------------------------------------------------------
# Parâmetros treináveis: apenas ajustes de acumulador (Hough), desfoque e
# tolerância a discos ocultos — **nunca** tamanhos nem distâncias (o raio
# mínimo e a distância entre centros são derivados da resolução da imagem,
# sem valores em px treináveis). Os limites, passos e deltas vêm do registry
# unificado (`astroframe.ai.params`) — fonte única de verdade do treino.
TRAINABLE_PARAMS = tuple(spec.name for spec in pparams.specs("detect"))
# Punição (forma rejeitada): apertar a deteção para o falso positivo
# desaparecer. Recompensa (forma válida): relaxar um pouco (25%) para não
# ficar demasiado estrito e deixar de detetar astros reais pequenos.
PUNISH_DELTAS = pparams.default_punish_deltas()
REWARD_DELTAS = pparams.default_reward_deltas()
# Gamas seguras dos parâmetros treináveis (o delta nunca sai destes limites).
# `max_radius` não é treinado — só é limitado quando exportado.
DELTA_BOUNDS = {spec.name: (spec.low, spec.high) for spec in pparams.specs("detect")}
DELTA_BOUNDS["max_radius"] = (50.0, 5000.0)
MAX_REEVALS_PER_SAMPLE = 12
MAX_JUDGMENTS_PER_SAMPLE = 100
STATE_VERSION = 2
DEFAULT_STATE_NAME = "validator_state.json"
DEFAULT_EXPORT_NAME = "trained_config.json"
# Rede neuronal da deteção (classificador disco/ruído) no treino automático:
# os patches recolhidos (positivos = guia, negativos = falsos positivos +
# recortes aleatórios) re-treina a CNN entre séries (warm-start do campeão);
# os candidatos da deteção são filtrados por confiança durante o julgamento.
CNN_THRESHOLD_DEFAULT = 0.5
CNN_RANDOM_NEGATIVES_PER_SAMPLE = 4
CNN_MODEL_DIR = staging_dir()
CNN_CANONICAL_PATH = weights_dir() / "disk_filter.npz"
# Treino automático: o mínimo de correspondência com o guia manual (IoU) é
# sempre ≥ 0.90; a UI (e a CLI com `--iou`) pode aumentar o valor para subir
# a dificuldade — nunca abaixo do mínimo.
AUTO_IOU_MIN = 0.90
AUTO_IOU_MAX = 0.99
# Curva do treino automático: o limiar exigido começa em `AUTO_IOU_START` (o
# mínimo ajustável, ≥ 0.90) e cresce exponencialmente até `AUTO_IOU_END`
# conforme o número de validações acumuladas — a margem de erro encolhe e a
# dificuldade aumenta. `AUTO_IOU_RATE` controla a rapidez dessa subida.
AUTO_IOU_START = AUTO_IOU_MIN
AUTO_IOU_END = AUTO_IOU_MAX
AUTO_IOU_RATE = 200.0
# Cores do desenho
COLOR_GT = "#4da6ff"
COLOR_ACCEPTED = "#3ee66f"
COLOR_REJECTED = "#ff5c5c"
COLOR_PENDING = "#3ee66f"
COLOR_CURRENT = "#ffd23f"
# Pré-visualização em tempo real do treino automático: no máximo um frame
# enviado para a UI a cada intervalo (a deteção é muito mais rápida que o
# desenho; o throttle impede a fila de acumular).
PREVIEW_THROTTLE_S = 0.15
def circle_to_dict(circle: DiskDetection) -> dict:
"""Forma → dict (serialização do estado)."""
raw = {"cx": circle.cx, "cy": circle.cy, "radius": circle.radius}
if circle.ry is not None:
raw["ry"] = circle.ry
return raw
def circle_from_dict(raw: dict) -> DiskDetection:
"""dict → forma (desserialização do estado)."""
ry = raw.get("ry")
return DiskDetection(
int(raw["cx"]), int(raw["cy"]), int(raw["radius"]), int(ry) if ry is not None else None
)
def same_shape(a: DiskDetection, b: DiskDetection, threshold: float = 0.5) -> bool:
"""Duas formas representam o mesmo objeto (IoU ≥ limiar)."""
return shape_iou(a, b) >= threshold
def filter_unjudged(
detected: list[DiskDetection], accepted: list[DiskDetection], rejected: list[DiskDetection]
) -> list[DiskDetection]:
"""Formas detetadas ainda não julgadas (fora das aceites/rejeitadas)."""
return [
shape
for shape in detected
if not any(same_shape(shape, known) for known in accepted)
and not any(same_shape(shape, known) for known in rejected)
]
def persistent_rejected(rejected: list[DiskDetection], detected: list[DiskDetection]) -> list[DiskDetection]:
"""Rejeitadas que continuam a aparecer na última deteção (falsos positivos teimosos)."""
return [shape for shape in rejected if any(same_shape(shape, found) for found in detected)]
def nudge_deltas(
deltas: dict[str, float], event: str, config: AstroFrameConfig | None = None
) -> dict[str, float]:
"""Aplica recompensa (`accept`) ou punição (`reject`) aos deltas acumulados.
Com `config` fornecido, cada delta é limitado à gama que mantém o valor
efetivo (base + delta) dentro de `DELTA_BOUNDS`.
"""
table = REWARD_DELTAS if event == "accept" else PUNISH_DELTAS
out = dict(deltas)
for key, delta in table.items():
value = out.get(key, 0.0) + delta
if config is not None:
base_value = float(getattr(config.stabilizer, key))
low, high = DELTA_BOUNDS[key]
value = min(high - base_value, max(low - base_value, value))
out[key] = value
return out
def effective_params(config: AstroFrameConfig, deltas: dict[str, float]) -> dict[str, int | float]:
"""Parâmetros de deteção resultantes de aplicar os deltas aprendidos.
Os parâmetros inteiros são arredondados e o kernel do desfoque fica
sempre ímpar; `max_radius` entra sem delta (apenas limitado à gama).
O clamp vem do registry unificado (`astroframe.ai.params`).
"""
base = config.stabilizer
params: dict[str, int | float] = {}
for key in TRAINABLE_PARAMS:
spec = pparams.spec_by_name(key)
params[key] = pparams.clamp_value(spec.path, float(getattr(base, key)) + deltas.get(key, 0.0))
params["max_radius"] = pparams.clamp_value("stabilizer.max_radius", float(base.max_radius))
return params
def apply_effective(config: AstroFrameConfig, deltas: dict[str, float]) -> None:
"""Aplica os deltas aprendidos ao `config` (mutação de `config.stabilizer`)."""
for key, value in effective_params(config, deltas).items():
setattr(config.stabilizer, key, value)
def best_gt_iou(shape: DiskDetection, ground_truth: list[DiskDetection]) -> float | None:
"""IoU máximo da forma contra o guia manual, ou None sem guia."""
if not ground_truth:
return None
return max(shape_iou(shape, gt) for gt in ground_truth)
def auto_iou_threshold(
n: int,
start: float = AUTO_IOU_START,
end: float = AUTO_IOU_END,
rate: float = AUTO_IOU_RATE,
) -> float:
"""Limiar IoU exigido após `n` validações acumuladas.
Cresce de `start` (≥ `AUTO_IOU_MIN`) para `end` exponencialmente — nunca
desce abaixo do mínimo ajustável, só sobe a dificuldade com o treino.
"""
if n <= 0:
return float(start)
return float(min(end, start + (end - start) * (1.0 - math.exp(-n / rate))))
# --------------------------------------------------------------------------
# Persistência do treino
# --------------------------------------------------------------------------
class ValidatorState:
"""Progresso do treino em JSON: deltas aprendidos + julgamentos por amostra.
Ficheiros inexistentes, JSON inválido ou versões desconhecidas resultam
num estado vazio (nunca levantam exceções), como `CalibrationStore`.
"""
def __init__(self, path: str | Path):
self.path = Path(path)
self.deltas: dict[str, float] = {}
self.rewards = 0
self.punishments = 0
self.samples: dict[str, dict] = {}
self.round = 0
self.rounds: list[dict] = []
self.weights: dict = self._default_weights()
self.cnn_positives = 0
self.cnn_negatives = 0
self.cnn_series: list[dict] = []
self.load()
@staticmethod
def _default_weights() -> dict:
"""Pesos e IoU guardados ('Salvar' no relatório final).
Os pesos sobrevivem a `--reset-state` (o treino em si é apagado,
mas a preferência do utilizador fica) e são aplicados no arranque.
"""
return {
"reward": {key: REWARD_DELTAS.get(key, 0.0) for key in TRAINABLE_PARAMS},
"punish": {key: PUNISH_DELTAS.get(key, 0.0) for key in TRAINABLE_PARAMS},
"iou": float(AUTO_IOU_MIN),
}
def load(self) -> None:
self.deltas = {}
self.rewards = 0
self.punishments = 0
self.samples = {}
self.round = 0
self.rounds = []
self.weights = self._default_weights()
self.cnn_positives = 0
self.cnn_negatives = 0
self.cnn_series = []
if not self.path.exists():
return
try:
data = json.loads(self.path.read_text(encoding="utf-8"))
except (ValueError, OSError) as exc:
logger.warning("Estado de validação ilegível (%s), a começar vazio: %s", self.path, exc)
return
if not isinstance(data, dict) or data.get("version") not in (1, STATE_VERSION):
logger.warning("Estado de validação com versão desconhecida (%s), a começar vazio", self.path)
return
self.deltas = {k: float(v) for k, v in (data.get("deltas") or {}).items()}
self.rewards = int(data.get("rewards", 0))
self.punishments = int(data.get("punishments", 0))
self.round = int(data.get("round", 0))
self.rounds = list(data.get("rounds") or [])
self.cnn_positives = int(data.get("cnn_positives", 0))
self.cnn_negatives = int(data.get("cnn_negatives", 0))
self.cnn_series = list(data.get("cnn_series") or [])
raw_weights = data.get("weights")
if isinstance(raw_weights, dict):
for kind, table in (("reward", self.weights["reward"]), ("punish", self.weights["punish"])):
raw = raw_weights.get(kind)
if isinstance(raw, dict):
for key in table:
if key in raw:
table[key] = float(raw[key])
if isinstance(raw_weights.get("iou"), (int, float)):
self.weights["iou"] = float(raw_weights["iou"])
for key, raw in (data.get("samples") or {}).items():
if not isinstance(raw, dict):
continue
record = {
"accepted": [circle_from_dict(c) for c in raw.get("accepted", [])],
"rejected": [circle_from_dict(c) for c in raw.get("rejected", [])],
"done": bool(raw.get("done", False)),
}
self.samples[key] = record
def save(self) -> None:
data = {
"version": STATE_VERSION,
"deltas": self.deltas,
"rewards": self.rewards,
"punishments": self.punishments,
"round": self.round,
"rounds": self.rounds,
"weights": self.weights,
"cnn_positives": self.cnn_positives,
"cnn_negatives": self.cnn_negatives,
"cnn_series": self.cnn_series,
"samples": {
key: {
"accepted": [circle_to_dict(c) for c in record["accepted"]],
"rejected": [circle_to_dict(c) for c in record["rejected"]],
"done": record["done"],
}
for key, record in self.samples.items()
},
}
self.path.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
self.path.write_text(json.dumps(data, indent=2, ensure_ascii=False), encoding="utf-8")
def record(self, key: str) -> dict:
"""Registo da amostra (criado em falta) — as listas são `DiskDetection`."""
record = self.samples.get(key)
if record is None:
record = {"accepted": [], "rejected": [], "done": False}
self.samples[key] = record
return record
def is_done(self, key: str) -> bool:
record = self.samples.get(key)
return bool(record and record.get("done"))
def reset(self) -> None:
"""Apaga o treino (progresso, deltas, séries) — mantém os **pesos**
gravados com 'Salvar', que sobrevivem de propósito a `--reset-state`."""
self.deltas = {}
self.rewards = 0
self.punishments = 0
self.samples = {}
self.round = 0
self.rounds = []
self.cnn_positives = 0
self.cnn_negatives = 0
self.cnn_series = []
self.save()
def done_count(self, samples: list[SampleRef]) -> int:
return sum(1 for sample in samples if self.is_done(sample.key))
def clear_progress(self) -> None:
"""Repõe o progresso das amostras (mantém deltas e contadores)."""
self.samples = {}
self.save()
def begin_round(self, mode: str) -> int:
"""Começa uma série nova: incrementa o número, tira um instantâneo dos
deltas/contadores atuais (para o balanço da série) e repõe o progresso.
O JSON da série anterior (deltas acumulados) já está no estado e é o
ponto de partida desta nova série.
"""
self.round += 1
self.rounds.append(
{
"round": self.round,
"mode": mode,
"started": time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),
"ended": None,
"rewards0": self.rewards,
"punishments0": self.punishments,
"deltas0": dict(self.deltas),
"rewards": 0,
"punishments": 0,
"deltas": dict(self.deltas),
"score": None,
"recall": None,
"precision": None,
"mean_iou": None,
}
)
self.clear_progress()
return self.round
def end_round(self, metrics: dict | None = None) -> None:
"""Fecha a série atual com o balanço e as métricas vs guia."""
if not self.rounds or self.rounds[-1].get("round") != self.round:
return
record = self.rounds[-1]
record["ended"] = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
record["rewards"] = self.rewards - record.get("rewards0", 0)
record["punishments"] = self.punishments - record.get("punishments0", 0)
record["deltas"] = dict(self.deltas)
if metrics:
for key in ("score", "recall", "precision", "mean_iou"):
if metrics.get(key) is not None:
record[key] = metrics[key]
self.save()
def apply_state_weights(state: ValidatorState) -> None:
"""Aplica os pesos/IoU guardados no estado às tabelas de treino.
Chamado no arranque (janela e `--check`): os valores
gravados com 'Salvar' no relatório final substituem os pesos por
omissão até nova edição.
"""
for key, value in state.weights.get("reward", {}).items():
REWARD_DELTAS[key] = float(value)
for key, value in state.weights.get("punish", {}).items():
PUNISH_DELTAS[key] = float(value)
def state_iou(state: ValidatorState) -> float:
"""IoU mínimo guardado no estado (aplicado no arranque)."""
return max(AUTO_IOU_MIN, min(float(state.weights.get("iou", AUTO_IOU_MIN)), AUTO_IOU_MAX))
# --------------------------------------------------------------------------
# Sessão de validação (lógica do loop, testável sem ecrã)
# --------------------------------------------------------------------------
class ValidationSession:
"""Máquina do treino: julgamento, punição/recompensa e reavaliação.
As ações devolvem uma string: `"present"` (há forma pendente para
mostrar), `"redetect"` (reavaliar a imagem com os parâmetros novos) ou
`"complete"` (amostra terminada).
"""
def __init__(
self,
samples: list[SampleRef],
store: CalibrationStore,
config: AstroFrameConfig,
state: ValidatorState,
):
self.samples = samples
self.store = store
self.config = config
self.state = state
self.current_index = 0
self.accepted: list[DiskDetection] = []
self.rejected: list[DiskDetection] = []
self.detected: list[DiskDetection] = []
self.pending: list[DiskDetection] = []
self.reevals = 0
self.judgments = 0
def detect_config(self) -> AstroFrameConfig:
"""Cópia da configuração com os deltas aprendidos aplicados à deteção.
A configuração original fica intacta (é a base fixa dos deltas); cada
deteção usa esta cópia, senão a base deslizava e corrompia o treino.
"""
adjusted = copy.deepcopy(self.config)
apply_effective(adjusted, self.state.deltas)
return adjusted
@property
def sample(self) -> SampleRef:
return self.samples[self.current_index]
@property
def ground_truth(self) -> list[DiskDetection]:
item = self.store.get_item(self.sample.key)
return list(item.circles) if item is not None else []
@property
def current(self) -> DiskDetection | None:
return self.pending[0] if self.pending else None
def start(self, index: int) -> None:
self.current_index = index
record = self.state.record(self.sample.key)
self.accepted = list(record["accepted"])
self.rejected = list(record["rejected"])
self.detected = []
self.pending = []
self.reevals = 0
self.judgments = 0
def apply_detection(self, shapes: list[DiskDetection]) -> str:
"""Resultado da deteção: decide apresentar, punir+reavaliar ou terminar."""
self.detected = list(shapes)
self.pending = filter_unjudged(shapes, self.accepted, self.rejected)
if self.pending:
return "present"
stubborn = persistent_rejected(self.rejected, shapes)
if stubborn and self._can_redetect():
for _ in stubborn:
self._punish()
return "redetect"
return "complete"
def accept(self) -> str:
return self._judge(True)
def reject(self) -> str:
return self._judge(False)
def _judge(self, valid: bool) -> str:
if not self.pending:
return "complete"
shape = self.pending.pop(0)
self.judgments += 1
if valid:
self.accepted.append(shape)
self.state.rewards += 1
self.state.deltas = nudge_deltas(self.state.deltas, "accept", self.config)
else:
self.rejected.append(shape)
self.state.punishments += 1
self.state.deltas = nudge_deltas(self.state.deltas, "reject", self.config)
self._persist()
if self.judgments >= MAX_JUDGMENTS_PER_SAMPLE:
return "complete"
if self.pending:
return "present"
if self._can_redetect():
return "redetect"
return "complete"
def complete(self) -> None:
record = self.state.record(self.sample.key)
record["accepted"] = list(self.accepted)
record["rejected"] = list(self.rejected)
record["done"] = True
self.state.save()
def _can_redetect(self) -> bool:
if self.reevals >= MAX_REEVALS_PER_SAMPLE:
return False
self.reevals += 1
return True
def _punish(self) -> None:
self.state.punishments += 1
self.state.deltas = nudge_deltas(self.state.deltas, "reject", self.config)
def _persist(self) -> None:
record = self.state.record(self.sample.key)
record["accepted"] = list(self.accepted)
record["rejected"] = list(self.rejected)
record["done"] = False
self.state.save()
# --------------------------------------------------------------------------
# Relatórios
# --------------------------------------------------------------------------
def sample_done_text(session: ValidationSession) -> str:
"""Resumo de uma amostra terminada (julgamentos + concordância com o guia)."""
gt = session.ground_truth
n_accepted, n_rejected = len(session.accepted), len(session.rejected)
if gt:
item = validate_item(session.sample.label, gt, session.accepted)
iou = f"{item.mean_iou:.2f}" if item.mean_iou is not None else "—"
return (
f"✓ {session.sample.label}: {n_accepted} válida(s) + {n_rejected} rejeitada(s) "
f"· guia: {item.n_matched}/{item.n_manual} · IoU {iou}"
)
return f"✓ {session.sample.label}: {n_accepted} válida(s) + {n_rejected} rejeitada(s) · sem guia"
def build_global_report(
samples: list[SampleRef], store: CalibrationStore, state: ValidatorState
) -> tuple[CalibrationReport, list[str]] | None:
"""Relatório final: resultado aceite vs calibration.json, por amostra concluída."""
rows: list[tuple[str, list[DiskDetection], list[DiskDetection]]] = []
for sample in samples:
record = state.samples.get(sample.key)
if not record or not record.get("done"):
continue
item = store.get_item(sample.key)
gt = list(item.circles) if item is not None else []
rows.append((sample.label, gt, list(record["accepted"])))
if not rows:
return None
report = validate_all(rows)
lines = [
(
f"Score global vs guia manual: {report.score:.1f}/100"
if report.score is not None
else "Sem guia (calibration.json) para pontuar."
),
(
f"Recall {report.recall * 100:.0f}% · Precisão {report.precision * 100:.0f}%"
f" · IoU médio {report.mean_iou:.2f}"
),
f"Total: {report.total_matched} emparelhado(s), "
f"{report.total_false_negatives} falso(s) negativo(s), "
f"{report.total_false_positives} falso(s) positivo(s).",
]
if report.mean_center_error is not None:
lines.append(f"Erro médio do centro: {report.mean_center_error:.1f} px")
if report.mean_radius_error_pct is not None:
lines.append(f"Erro médio do raio: {report.mean_radius_error_pct:+.0f}%")
lines.append("")
for item in report.items:
iou = f"{item.mean_iou:.2f}" if item.mean_iou is not None else "—"
lines.append(
f"{item.label}: {item.n_matched}/{item.n_manual} · IoU {iou} · "
f"FN {item.n_false_negatives} FP {item.n_false_positives}"
)
return report, lines
def rounds_text(state: ValidatorState) -> list[str]:
"""Histórico das séries concluídas (para o relatório final)."""
lines = []
for record in state.rounds:
if record.get("ended") is None:
continue
score = f"{record['score']:.1f}" if record.get("score") is not None else "—"
delta_p2 = record["deltas"].get("param2", 0.0)
lines.append(
f"Série {record['round']} ({record.get('mode', '?')}): "
f"+{record.get('rewards', 0)} ✓ / {record.get('punishments', 0)} ✗ · "
f"score {score} · Δ param2 {delta_p2:+.1f}"
)
return lines
def export_trained(
state: ValidatorState,
config: AstroFrameConfig,
path: str | Path | None = None,
report: CalibrationReport | None = None,
) -> Path:
"""Exporta a configuração treinada (JSON) para alimentar o sistema real.
O ficheiro tem os parâmetros efetivos da deteção (base + deltas
aprendidos), os deltas, as estatísticas e o score vs guia — pode ser
consultado pela pipeline ou fundido num `config.yaml`.
"""
path = Path(path)
params = effective_params(config, state.deltas)
full_deltas = {}
for key, value in state.deltas.items():
try:
full_deltas[pparams.spec_by_name(key).path] = value
except KeyError:
continue
effective = pparams.apply_deltas(config, full_deltas)
data: dict = {
"version": STATE_VERSION,
"kind": "astroframe-trained",
"created": time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),
"rounds": state.round,
"stats": {"rewards": state.rewards, "punishments": state.punishments},
"deltas": dict(state.deltas),
"stabilizer": params,
"params": {p: pparams.get_param(effective, p) for p in pparams.PARAM_SPECS},
}
if report is not None and report.score is not None:
data["score"] = {
"score": report.score,
"recall": report.recall,
"precision": report.precision,
"mean_iou": report.mean_iou,
}
path.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
path.write_text(json.dumps(data, indent=2, ensure_ascii=False), encoding="utf-8")
return path
def metrics_from_report(report: CalibrationReport | None) -> dict | None:
"""Métricas vs guia de um relatório, para `ValidatorState.end_round`."""
if report is None or report.score is None:
return None
return {
"score": report.score,
"recall": report.recall,
"precision": report.precision,
"mean_iou": report.mean_iou,
}
# --------------------------------------------------------------------------
# Treino automático
# --------------------------------------------------------------------------
@dataclass
class AutoSeriesReport:
"""Balanço de uma série automática."""
series: int
samples_done: int
samples_total: int
rewards: int
punishments: int
threshold_end: float
report: CalibrationReport | None = None
errors: list[str] = field(default_factory=list)
stopped: bool = False
cnn_positives: int = 0
cnn_negatives: int = 0
class AutoTrainer:
"""Treino automático: valida/rejeita deteções comparando-as com o guia.
Cada deteção é comparada com a calibração manual: se o IoU máximo contra
o guia for ≥ `iou_threshold` (mínimo sempre ≥ 0.90, ajustável pela UI
para aumentar a dificuldade), é aceite (recompensa); senão é rejeitada
(punição + reavaliação da imagem), no mesmo esquema do treino manual.
O limiar começa no mínimo escolhido e sobe até `AUTO_IOU_END` conforme o
número de validações acumuladas. Amostras sem guia são concluídas sem
julgamentos (não há critério).
Com `collect_patches`, a série recolhe **patches para a CNN de deteção**:
positivos (círculos do guia) e negativos (formas rejeitadas + recortes
aleatórios que não tocam o guia). Com `cnn_model_path` (o campeão da
série anterior), os candidatos do Hough são filtrados por confiança da
CNN antes do julgamento — a lista detetada nunca é esvaziada.
"""
def __init__(
self,
samples: list[SampleRef],
store: CalibrationStore,
config: AstroFrameConfig,
state: ValidatorState,
iou_threshold: float = AUTO_IOU_MIN,
collect_patches: bool = True,
cnn_model_path: str | Path | None = None,
cnn_threshold: float = CNN_THRESHOLD_DEFAULT,
seed: int = 42,
):
self.samples = samples
self.store = store
self.config = config
self.state = state
# Mínimo ajustável pela UI/CLI: nunca abaixo de 0.90.
self.iou_threshold = max(AUTO_IOU_MIN, min(float(iou_threshold), AUTO_IOU_MAX))
self.iou_start = self.iou_threshold
self.iou_end = AUTO_IOU_MAX
self.iou_rate = AUTO_IOU_RATE
self.collect_patches = collect_patches
self.cnn_threshold = float(cnn_threshold)
self.seed = int(seed)
self.positives: list[np.ndarray] = []
self.negatives: list[np.ndarray] = []
if collect_patches and cnn_model_path:
model = SmallCNN.load(cnn_model_path)
self._filter = DiskFilter(model=model) if model is not None else None
else:
self._filter = None
def _random_negatives(self, frame: np.ndarray, gt: list[DiskDetection], label: str) -> None:
"""Recortes aleatórios determinísticos que não tocam o guia."""
h, w = frame.shape[:2]
if h < 32 or w < 32:
return
rng = np.random.default_rng(self.seed + zlib.crc32(label.encode("utf-8")))
max_r = max(8, min(h, w) // 12)
for _ in range(CNN_RANDOM_NEGATIVES_PER_SAMPLE):
radius = int(rng.integers(8, max_r + 1))
cx = int(rng.integers(radius, w - radius))
cy = int(rng.integers(radius, h - radius))
candidate = DiskDetection(cx, cy, radius)
iou = best_gt_iou(candidate, gt)
if iou is not None and iou >= 0.3:
continue
self.negatives.append(disk_patch(frame, cx, cy, radius))
def run_series(
self,
progress: callable | None = None,
should_stop: callable | None = None,
on_detect: callable | None = None,
) -> AutoSeriesReport:
"""Uma passagem completa por todas as amostras, sem intervenção humana.
`on_detect(frame, detected, label, threshold)` é chamado a cada
deteção (inicial e reavaliações) — a UI usa-o para a pré-visualização
em tempo real.
"""
self.state.clear_progress()
session = ValidationSession(self.samples, self.store, self.config, self.state)
rewards0 = self.state.rewards
punishments0 = self.state.punishments
threshold = self.iou_start
done = 0
stopped = False
errors: list[str] = []
cnn_positives0 = len(self.positives)
cnn_negatives0 = len(self.negatives)
for idx in range(len(self.samples)):
if should_stop is not None and should_stop():
stopped = True
break
sample = self.samples[idx]
session.start(idx)
gt = session.ground_truth
if not gt:
session.complete()
done += 1
if progress is not None:
progress(done, len(self.samples), sample.label, threshold)
continue
try:
frame = load_frame(sample)
except Exception as exc:
errors.append(f"{sample.label}: erro ao ler ({exc})")
continue
if self.collect_patches:
h, w = frame.shape[:2]
for circle in gt:
if 0 <= circle.cx < w and 0 <= circle.cy < h and circle.radius > 0:
self.positives.append(disk_patch(frame, circle.cx, circle.cy, circle.radius))
self._random_negatives(frame, gt, sample.label)
detected = find_disks_for_calibration(frame, session.detect_config(), expected_n=len(gt))
if self._filter is not None:
detected = self._filter.filter_disks(detected, frame, self.cnn_threshold)
if on_detect is not None:
on_detect(frame, detected, sample.label, threshold)
while True:
shape = session.current
action = session.apply_detection(detected)
if action == "present":
threshold = auto_iou_threshold(
self.state.rewards + self.state.punishments,
self.iou_start,
self.iou_end,
self.iou_rate,
)
iou = best_gt_iou(session.current, gt)
rejected = iou is None or iou < threshold
action = session.reject() if rejected else session.accept()
if rejected and self.collect_patches and shape is not None:
self.negatives.append(disk_patch(frame, shape.cx, shape.cy, shape.radius))
if action == "present":
continue
if action == "redetect":
detected = find_disks_for_calibration(frame, session.detect_config(), expected_n=len(gt))
if self._filter is not None:
detected = self._filter.filter_disks(detected, frame, self.cnn_threshold)
if on_detect is not None:
on_detect(frame, detected, sample.label, threshold)
continue
break
session.complete()
done += 1
if progress is not None:
progress(done, len(self.samples), sample.label, threshold)
result = build_global_report(self.samples, self.store, self.state)
return AutoSeriesReport(
series=self.state.round,
samples_done=done,
samples_total=len(self.samples),
rewards=self.state.rewards - rewards0,
punishments=self.state.punishments - punishments0,
threshold_end=threshold,
report=result[0] if result else None,
errors=errors,
stopped=stopped,
cnn_positives=len(self.positives) - cnn_positives0,
cnn_negatives=len(self.negatives) - cnn_negatives0,
)
# --------------------------------------------------------------------------
# Rede neuronal da deteção (treino entre séries)
# --------------------------------------------------------------------------
def classifier_accuracy(
model: SmallCNN,
positives: list[np.ndarray],
negatives: list[np.ndarray],
seed: int,
) -> float:
"""Precisão do classificador numa divisão 80/20 determinística."""
X = np.concatenate([np.array(positives), np.array(negatives)], axis=0)
y = np.concatenate([np.ones(len(positives)), np.zeros(len(negatives))])
if len(X) == 0:
return 0.0
rng = np.random.default_rng(seed)
order = rng.permutation(len(X))
n_val = max(1, int(len(X) * 0.2))
val_idx = order[:n_val]
batch = np.stack([X[i] for i in val_idx])[:, None]
probs = model.predict_class(batch)
labels = y[val_idx].astype(int)
return float(np.mean((probs >= 0.5) == (labels == 1)))
def train_classifier_round(
positives: list[np.ndarray],
negatives: list[np.ndarray],
state: ValidatorState,
round_n: int,
score: float | None,
epochs: int = 60,
champion_path: str | Path | None = None,
db: FeedbackDB | None = None,
seed: int = 42,
) -> dict:
"""Treina/continua o classificador CNN com os patches acumulados.
Warm-start a partir do campeão (`champion_path`) quando existe; o
candidato é guardado em staging (`Logs/weights/staging/`) e **comparado
com o melhor registado no banco** (`add_model`): se for melhor promove-o
(copia para o caminho canónico `Logs/weights/disk_filter.npz`); se for
pior, a série seguinte parte dos pesos do campeão (warm-start). Sem
patches suficientes devolve `None` (o Hough segue como hoje). O relatório
de cada ronda fica em `Logs/logs/ia/`.
"""
if len(positives) < 2 or len(negatives) < 2:
if db is not None:
db.log("info", "validator", f"Série {round_n}: sem patches suficientes para a CNN")
return {"skipped": True}
warm = SmallCNN.load(champion_path) if champion_path else None
model, fit = fit_classifier(positives, negatives, model=warm, epochs=epochs, seed=seed)
accuracy = classifier_accuracy(model, positives, negatives, seed)
staged = CNN_MODEL_DIR / f"disk_filter_r{round_n}.npz"
staged.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
model.save(staged)
metrics = {
"score": float(score) if score is not None else 0.0,
"accuracy": accuracy,
"best_loss": float(fit.best_loss),
}
metric_name = "score" if score is not None else "accuracy"
db = db or FeedbackDB()
result = db.add_model(
"disk_filter",
staged,
metrics,
dataset_size=len(positives) + len(negatives),
source="validator-auto",
round=round_n,
metric_name=metric_name,