vcs.maemo.org Git - opencv/blob - samples/octave/kalman.m

   1 #! /usr/bin/env octave
   2 ##   Tracking of rotating point.
   3 ##   Rotation speed is constant.
   4 ##   Both state and measurements vectors are 1D (a point angle),
   5 ##   Measurement is the real point angle + gaussian noise.
   6 ##   The real and the estimated points are connected with yellow line segment,
   7 ##   the real and the measured points are connected with red line segment.
   8 ##   (if Kalman filter works correctly,
   9 ##    the yellow segment should be shorter than the red one).
  10 ##   Pressing any key (except ESC) will reset the tracking with a different speed.
  11 ##   Pressing ESC will stop the program.
  12
  13 cv;
  14 highgui;
  15
  16 global img;
  17
  18 function ret=calc_point(angle)
  19   global img;
  20   ret=cvPoint( cvRound(img.width/2 + img.width/3*cos(angle)), \
  21               cvRound(img.height/2 - img.width/3*sin(angle)));
  22 endfunction
  23
  24 function draw_cross( center, color, d )
  25   global img;
  26   global CV_AA;
  27   cvLine( img, cvPoint( center.x - d, center.y - d ),
  28          cvPoint( center.x + d, center.y + d ), color, 1, CV_AA, 0);
  29   cvLine( img, cvPoint( center.x + d, center.y - d ),
  30          cvPoint( center.x - d, center.y + d ), \
  31          color, 1, CV_AA, 0 );
  32 endfunction
  33
  34 A = [ 1, 1; 0, 1 ];
  35
  36 img = cvCreateImage( cvSize(500,500), 8, 3 );
  37 kalman = cvCreateKalman( 2, 1, 0 );
  38 state = cvCreateMat( 2, 1, CV_32FC1 );  # (phi, delta_phi)
  39 process_noise = cvCreateMat( 2, 1, CV_32FC1 );
  40 measurement = cvCreateMat( 1, 1, CV_32FC1 );
  41 rng = cvRNG(-1);
  42 code = -1;
  43
  44 cvZero( measurement );
  45 cvNamedWindow( "Kalman", 1 );
  46
  47 while (true),
  48   cvRandArr( rng, state, CV_RAND_NORMAL, cvRealScalar(0), cvRealScalar(0.1) );
  49
  50   kalman.transition_matrix = mat2cv(A, CV_32FC1);
  51   cvSetIdentity( kalman.measurement_matrix, cvRealScalar(1) );
  52   cvSetIdentity( kalman.process_noise_cov, cvRealScalar(1e-5) );
  53   cvSetIdentity( kalman.measurement_noise_cov, cvRealScalar(1e-1) );
  54   cvSetIdentity( kalman.error_cov_post, cvRealScalar(1));
  55   cvRandArr( rng, kalman.state_post, CV_RAND_NORMAL, cvRealScalar(0), cvRealScalar(0.1) );
  56
  57   while (true),
  58
  59     state_angle = state(0);
  60     state_pt = calc_point(state_angle);
  61
  62     prediction = cvKalmanPredict( kalman );
  63     predict_angle = prediction(0);
  64     predict_pt = calc_point(predict_angle);
  65
  66     cvRandArr( rng, measurement, CV_RAND_NORMAL, cvRealScalar(0), \
  67               cvRealScalar(sqrt(kalman.measurement_noise_cov(0))) );
  68
  69     ## generate measurement
  70     cvMatMulAdd( kalman.measurement_matrix, state, measurement, measurement );
  71
  72     measurement_angle = measurement(0);
  73     measurement_pt = calc_point(measurement_angle);
  74
  75     ## plot points
  76     cvZero( img );
  77     draw_cross( state_pt, CV_RGB(255,255,255), 3 );
  78     draw_cross( measurement_pt, CV_RGB(255,0,0), 3 );
  79     draw_cross( predict_pt, CV_RGB(0,255,0), 3 );
  80     cvLine( img, state_pt, measurement_pt, CV_RGB(255,0,0), 3, CV_AA, 0 );
  81     cvLine( img, state_pt, predict_pt, CV_RGB(255,255,0), 3, CV_AA, 0 );
  82
  83     cvKalmanCorrect( kalman, measurement );
  84
  85     cvRandArr( rng, process_noise, CV_RAND_NORMAL, cvRealScalar(0), \
  86               cvRealScalar(sqrt(kalman.process_noise_cov(0)(0))));
  87     cvMatMulAdd( kalman.transition_matrix, state, process_noise, state );
  88
  89     cvShowImage( "Kalman", img );
  90     code = cvWaitKey( 100 );
  91
  92     if( code > 0 )
  93       break;
  94     endif
  95   endwhile
  96
  97   if( code == '\x1b' || code == 'q' || code == 'Q' )
  98     break;
  99   endif
 100 endwhile
 101
 102 cvDestroyWindow("Kalman");