00001
00002
00003
00004
00005
00006
00007
00008
00009
00010
00011
00012
00013
00014
00015
00016
00017
00018
00019
00020
00021
00022
00023
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00025
00026
00027
00028
00029
00030
00031
00032
00033 #ifndef _LTI_S_O_F_M_2D_VISUALIZER_H_
00034 #define _LTI_S_O_F_M_2D_VISUALIZER_H_
00035
00036 #include "ltiDrawBase.h"
00037 #include "ltiFunctor.h"
00038 #include "ltiSOFM2D.h"
00039 #include "ltiSammonsMapping.h"
00040 #include "ltiL1Distance.h"
00041 #include "ltiL2Distance.h"
00042 #include "ltiBoundsFunctor.h"
00043
00044 namespace lti {
00045
00046
00047
00048
00049
00050
00051
00052 class SOFM2DVisualizer : public functor {
00053 public:
00054
00055
00056
00057 class parameters : public functor::parameters {
00058 public:
00059
00060
00061
00062 parameters();
00063
00064
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00066
00067
00068 parameters(const parameters& other);
00069
00070
00071
00072
00073 ~parameters();
00074
00075
00076
00077
00078 const char* getTypeName() const;
00079
00080
00081
00082
00083
00084
00085 parameters& copy(const parameters& other);
00086
00087
00088
00089
00090
00091
00092 parameters& operator=(const parameters& other);
00093
00094
00095
00096
00097
00098 virtual functor::parameters* clone() const;
00099
00100
00101
00102
00103
00104
00105
00106
00107 virtual bool write(ioHandler& handler,const bool complete=true) const;
00108
00109
00110
00111
00112
00113
00114
00115
00116 virtual bool read(ioHandler& handler,const bool complete=true);
00117
00118 # ifdef _LTI_MSC_6
00119
00120
00121
00122
00123
00124
00125
00126 bool readMS(ioHandler& handler,const bool complete=true);
00127
00128
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00130
00131
00132
00133
00134
00135 bool writeMS(ioHandler& handler,const bool complete=true) const;
00136 # endif
00137
00138
00139
00140
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00142
00143
00144
00145 vector<rgbPixel> colorMap;
00146
00147
00148
00149
00150 int symbolSize;
00151
00152
00153
00154
00155
00156
00157 sammonsMapping::parameters smP;
00158
00159
00160 protected:
00161 static const vector<rgbPixel> defaultColors;
00162
00163
00164 };
00165
00166
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00168
00169 SOFM2DVisualizer();
00170
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00174 SOFM2DVisualizer(const parameters& par);
00175
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00179
00180 SOFM2DVisualizer(const SOFM2DVisualizer& other);
00181
00182
00183
00184
00185 virtual ~SOFM2DVisualizer();
00186
00187
00188
00189
00190 virtual const char* getTypeName() const;
00191
00192
00193
00194
00195 template<typename T>
00196 bool uMatrix(drawBase<T>& drawer,const SOFM2D& som) const {
00197
00198
00199 bool ok=true;
00200 int sizeX=som.xSize();
00201 int sizeY=som.ySize();
00202 dmatrix grid(som.getPrototypes());
00203
00204 dmatrix dist(sizeY,sizeX,0.);
00205 l2Distance<double> dFunc;
00206
00207 dmatrix region;
00208 dvector tmp;
00209 ivector idx(3);
00210 int i,j;
00211
00212
00213 idx[0]=1;
00214 idx[1]=sizeX;
00215 idx[2]=sizeX+1;
00216 region.copy(grid,idx);
00217 dFunc.apply(region,grid.getRow(0),tmp);
00218 dist.at(0,0)=tmp.sumOfElements()/3.;
00219
00220 idx[0]=sizeX-2;
00221 idx[1]=2*sizeX-1;
00222 idx[2]=2*sizeX-2;
00223 region.copy(grid,idx);
00224 dFunc.apply(region,grid.getRow(sizeX-1),tmp);
00225 dist.at(0,sizeX-1)=tmp.sumOfElements()/3.;
00226
00227 idx[0]=sizeX*(sizeY-1)+1;
00228 idx[1]=sizeX*(sizeY-2);
00229 idx[2]=sizeX*(sizeY-2)+1;
00230 region.copy(grid,idx);
00231 dFunc.apply(region,grid.getRow(sizeX*(sizeY-1)),tmp);
00232 dist.at(sizeY-1,0)=tmp.sumOfElements()/3.;
00233
00234 idx[0]=sizeX*sizeY-2;
00235 idx[1]=sizeX*(sizeY-1)-1;
00236 idx[2]=sizeX*(sizeY-1)-2;
00237 region.copy(grid,idx);
00238 dFunc.apply(region,grid.getRow(sizeX*sizeY-1),tmp);
00239 dist.at(sizeY-1,sizeX-1)=tmp.sumOfElements()/3.;
00240
00241
00242 idx.resize(5);
00243 for (i=1; i<sizeX-1; i++) {
00244 idx[0]=i-1;
00245 idx[1]=i+1;
00246 idx[2]=i+sizeX-1;
00247 idx[3]=i+sizeX;
00248 idx[4]=i+sizeX+1;
00249 region.copy(grid,idx);
00250 dFunc.apply(region,grid.getRow(i),tmp);
00251 dist.at(0,i)=tmp.sumOfElements()/5.;
00252 }
00253 for (i=1; i<sizeX-1; i++) {
00254 idx[0]=(sizeY-1)*sizeX+i-1;
00255 idx[1]=(sizeY-1)*sizeX+i+1;
00256 idx[2]=(sizeY-2)*sizeX+i-1;
00257 idx[3]=(sizeY-2)*sizeX+i;
00258 idx[4]=(sizeY-2)*sizeX+i+1;
00259 region.copy(grid,idx);
00260 dFunc.apply(region,grid.getRow((sizeY-1)*sizeX+i),tmp);
00261 dist.at(sizeY-1,i)=tmp.sumOfElements()/5.;
00262 }
00263 for (i=1; i<sizeY-1; i++) {
00264 idx[0]=(i-1)*sizeX;
00265 idx[1]=(i+1)*sizeX;
00266 idx[2]=(i-1)*sizeX+1;
00267 idx[3]=i*sizeX+1;
00268 idx[4]=(i+1)*sizeX+1;
00269 region.copy(grid,idx);
00270 dFunc.apply(region,grid.getRow(i*sizeX),tmp);
00271 dist.at(i,0)=tmp.sumOfElements()/5.;
00272 }
00273 for (i=1; i<sizeY-1; i++) {
00274 idx[0]=i*sizeX-1;
00275 idx[1]=(i+2)*sizeX-1;
00276 idx[2]=i*sizeX-2;
00277 idx[3]=(i+1)*sizeX-2;
00278 idx[4]=(i+2)*sizeX-2;
00279 region.copy(grid,idx);
00280 dFunc.apply(region,grid.getRow((i+1)*sizeX-1),tmp);
00281 dist.at(i,sizeX-1)=tmp.sumOfElements()/5.;
00282 }
00283
00284
00285 idx.resize(8);
00286 for (i=1; i<sizeY-1; i++) {
00287 for (j=1; j<sizeX-1; j++) {
00288 idx[0]=(i-1)*sizeX+j-1;
00289 idx[1]=(i-1)*sizeX+j;
00290 idx[2]=(i-1)*sizeX+j+1;
00291 idx[3]=i*sizeX+j-1;
00292 idx[4]=i*sizeX+j+1;
00293 idx[5]=(i+1)*sizeX+j-1;
00294 idx[6]=(i+1)*sizeX+j;
00295 idx[7]=(i+1)*sizeX+j+1;
00296 region.copy(grid,idx);
00297 dFunc.apply(region,grid.getRow(i*sizeX+j),tmp);
00298 dist.at(i,j)=tmp.sumOfElements()/8.;
00299 }
00300 }
00301
00302 double maxDist=dist.maximum();
00303 dist.divide(-1.*maxDist);
00304 dist.add(1.);
00305
00306 int f=getParameters().symbolSize;;
00307
00308
00309
00310
00311
00312
00313
00314
00315
00316
00317 for (i=0; i<sizeY; i++) {
00318 for (j=0; j<sizeX; j++) {
00319 drawer.setGray(dist.at(i,j));
00320 drawer.rectangle(j*f,i*f,(j+1)*f-1,(i+1)*f-1,true);
00321 }
00322 }
00323
00324 return ok;
00325 };
00326
00327
00328
00329
00330
00331
00332
00333
00334
00335
00336
00337 template<typename T>
00338 bool drawClasses(drawBase<T>& drawer,const SOFM2D& som,
00339 const dmatrix& data,const ivector& ids) const {
00340 bool ok=true;
00341 dmatrix grid(som.getPrototypes());
00342 int sizeX=som.xSize();
00343 int sizeY=som.ySize();
00344 parameters p=getParameters();
00345
00346
00347 std::map<int,int> realToIntern;
00348 int rows=grid.rows();
00349 int nextId=0;
00350
00351 ivector r(rows,0);
00352 ivector g(rows,0);
00353 ivector b(rows,0);
00354 ivector n(rows,0);
00355
00356 int i,j,w,currId;
00357 classifier::outputVector iv;
00358 for (i=0; i<data.rows(); i++) {
00359 som.classify(data.getRow(i), iv);
00360 currId=ids.at(i);
00361 if (realToIntern.find(currId)==realToIntern.end()) {
00362 realToIntern[currId]=nextId++;
00363 }
00364 w=iv.getWinnerUnit();
00365 n[w]++;
00366 r[w]+=p.colorMap[realToIntern[currId]].getRed();
00367 g[w]+=p.colorMap[realToIntern[currId]].getGreen();
00368 b[w]+=p.colorMap[realToIntern[currId]].getBlue();
00369 }
00370
00371 image img(sizeY,sizeX);
00372 int nMax=n.maximum();
00373 for (i=0; i<sizeY; i++) {
00374 for (j=0; j<sizeX; j++) {
00375 w=i*sizeX+j;
00376 img.at(i,j).setRed(ubyte(r[w]/nMax));
00377 img.at(i,j).setGreen(ubyte(g[w]/nMax));
00378 img.at(i,j).setBlue(ubyte(b[w]/nMax));
00379 }
00380 }
00381 int f=p.symbolSize;
00382
00383
00384
00385
00386
00387 for (i=0; i<sizeY; i++) {
00388 for (j=0; j<sizeX; j++) {
00389 drawer.setColor(img.at(i,j));
00390 drawer.rectangle(j*f,i*f,(j+1)*f-1,(i+1)*f-1,true);
00391 }
00392 }
00393
00394
00395 return ok;
00396 };
00397
00398
00399
00400
00401
00402 template<typename T>
00403 bool drawHits(drawBase<T>& drawer,const SOFM2D& som,
00404 const dmatrix& data) const {
00405
00406 bool ok=true;
00407 int sizeX=som.xSize();
00408 int sizeY=som.ySize();
00409
00410 fmatrix count(sizeY,sizeX,0.);
00411
00412 int i,j,w,x,y;
00413 classifier::outputVector iv;
00414 for (i=0; i<data.rows(); i++) {
00415 som.classify(data.getRow(i), iv);
00416 w=iv.getWinnerUnit();
00417 y=w/sizeX;
00418 x=w%sizeX;
00419 count.at(y,x)+=1.0f;
00420 }
00421
00422 float chMax=count.maximum();
00423 count.divide(chMax);
00424
00425 int f=getParameters().symbolSize;
00426
00427 for (i=0; i<sizeY; i++) {
00428 for (j=0; j<sizeX; j++) {
00429 drawer.setGray(count.at(i,j));
00430 drawer.rectangle(j*f,i*f,(j+1)*f-1,(i+1)*f-1,true);
00431 }
00432 }
00433
00434 return ok;
00435 }
00436
00437
00438
00439
00440
00441 template<typename T>
00442 bool componentPlane(drawBase<T>& drawer,const SOFM2D& som,
00443 const int& comp) const {
00444 bool ok=true;
00445 dvector grid(som.getPrototypes().getColumnCopy(comp));
00446 int sizeX=som.xSize();
00447 int sizeY=som.ySize();
00448 int i,j;
00449
00450 int f=getParameters().symbolSize;
00451 double minimum=grid.minimum();
00452 if (minimum<0)
00453 grid.add(-1.*minimum);
00454 grid.divide(grid.maximum());
00455
00456 for (i=0; i<sizeY; i++) {
00457 for (j=0; j<sizeX; j++) {
00458 drawer.setGray(grid.at(i*sizeX+j));
00459 drawer.rectangle(j*f,i*f,(j+1)*f-1,(i+1)*f-1,true);
00460 }
00461 }
00462 return ok;
00463 }
00464
00465
00466
00467
00468
00469
00470
00471 template<typename T>
00472 bool sammonsMapper(drawBase<T>& drawer,const SOFM2D& som) const {
00473
00474 bool ok=true;
00475 int i;
00476
00477 sammonsMapping mapper;
00478 mapper.setParameters(getParameters().smP);
00479
00480 dmatrix res;
00481 double error;
00482 ok = ok && mapper.apply(som.getPrototypes(),res,error);
00483
00484 boundsFunctor<double> bounds;
00485 dvector mx, mn;
00486 bounds.boundsOfRows(res,mn,mx);
00487
00488 const ipoint canvasSize=drawer.getCanvasSize();
00489
00490 const double facX=(canvasSize.x-10)/(mx[0]-mn[0]);
00491 const double facY=(canvasSize.y-10)/(mx[1]-mn[1]);
00492 const double fac=min(facX,facY);
00493
00494 drawer.setStyle("bo");
00495 for (i=0; i<res.rows(); i++) {
00496 drawer.marker(int(fac*(res.at(i,0)-mn[0])+5),
00497 int(fac*(res.at(i,1)-mn[1])+5));
00498 }
00499 drawer.setStyle("r.");
00500 int x=som.xSize();
00501 int y=som.ySize();
00502 int j;
00503 for (i=0; i<y; i++) {
00504 drawer.set(int(fac*(res.at(i*x,0)-mn[0])+5),
00505 int(fac*(res.at(i*x,1)-mn[1])+5));
00506 for(j=1; j<x; j++) {
00507 drawer.lineTo(int(fac*(res.at(i*x+j,0)-mn[0])+5),
00508 int(fac*(res.at(i*x+j,1)-mn[1])+5));
00509 }
00510 }
00511 drawer.setStyle("g.");
00512 for (i=0; i<x; i++) {
00513 drawer.set(int(fac*(res.at(i,0)-mn[0])+5),
00514 int(fac*(res.at(i,1)-mn[1])+5));
00515 for(j=1; j<y; j++) {
00516 drawer.lineTo(int(fac*(res.at(i+j*x,0)-mn[0])+5),
00517 int(fac*(res.at(i+j*x,1)-mn[1])+5));
00518 }
00519 }
00520
00521 return ok;
00522 }
00523
00524
00525
00526
00527
00528
00529
00530
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00532
00533
00534
00535
00536
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00540
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00550
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00591
00592
00593
00594
00595 SOFM2DVisualizer& copy(const SOFM2DVisualizer& other);
00596
00597
00598
00599
00600
00601
00602 SOFM2DVisualizer& operator=(const SOFM2DVisualizer& other);
00603
00604
00605
00606
00607 virtual functor* clone() const;
00608
00609
00610
00611
00612 const parameters& getParameters() const;
00613
00614 };
00615 }
00616
00617 #endif