vcs.maemo.org Git - opencv/blob - src/cvaux/cvbgfg_codebook.cpp

   1 /*M///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   2 //
   3 //  IMPORTANT: READ BEFORE DOWNLOADING, COPYING, INSTALLING OR USING.
   4 //
   5 //  By downloading, copying, installing or using the software you agree to this license.
   6 //  If you do not agree to this license, do not download, install,
   7 //  copy or use the software.
   8 //
   9 //
  10 //                        Intel License Agreement
  11 //
  12 // Copyright (C) 2000, Intel Corporation, all rights reserved.
  13 // Third party copyrights are property of their respective owners.
  14 //
  15 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
  16 // are permitted provided that the following conditions are met:
  17 //
  18 //   * Redistribution's of source code must retain the above copyright notice,
  19 //     this list of conditions and the following disclaimer.
  20 //
  21 //   * Redistribution's in binary form must reproduce the above copyright notice,
  22 //     this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
  23 //     and/or other materials provided with the distribution.
  24 //
  25 //   * The name of Intel Corporation may not be used to endorse or promote products
  26 //     derived from this software without specific prior written permission.
  27 //
  28 // This software is provided by the copyright holders and contributors "as is" and
  29 // any express or implied warranties, including, but not limited to, the implied
  30 // warranties of merchantability and fitness for a particular purpose are disclaimed.
  31 // In no event shall the Intel Corporation or contributors be liable for any direct,
  32 // indirect, incidental, special, exemplary, or consequential damages
  33 // (including, but not limited to, procurement of substitute goods or services;
  34 // loss of use, data, or profits; or business interruption) however caused
  35 // and on any theory of liability, whether in contract, strict liability,
  36 // or tort (including negligence or otherwise) arising in any way out of
  37 // the use of this software, even if advised of the possibility of such damage.
  38 //
  39 //M*/
  40
  41 #include "_cvaux.h"
  42
  43 CvBGCodeBookModel* cvCreateBGCodeBookModel()
  44 {
  45     CvBGCodeBookModel* model = (CvBGCodeBookModel*)cvAlloc( sizeof(*model) );
  46     memset( model, 0, sizeof(*model) );
  47     model->cbBounds[0] = model->cbBounds[1] = model->cbBounds[2] = 10;
  48     model->modMin[0] = 3;
  49     model->modMax[0] = 10;
  50     model->modMin[1] = model->modMin[2] = 1;
  51     model->modMax[1] = model->modMax[2] = 1;
  52     model->storage = cvCreateMemStorage();
  53
  54     return model;
  55 }
  56
  57 void cvReleaseBGCodeBookModel( CvBGCodeBookModel** model )
  58 {
  59     if( model && *model )
  60     {
  61         cvReleaseMemStorage( &(*model)->storage );
  62         memset( *model, 0, sizeof(**model) );
  63         cvFree( model );
  64     }
  65 }
  66
  67 static uchar satTab8u[768];
  68 #undef SAT_8U
  69 #define SAT_8U(x) satTab8u[(x) + 255]
  70
  71 static void icvInitSatTab()
  72 {
  73     static int initialized = 0;
  74     if( !initialized )
  75     {
  76         for( int i = 0; i < 768; i++ )
  77         {
  78             int v = i - 255;
  79             satTab8u[i] = (uchar)(v < 0 ? 0 : v > 255 ? 255 : v);
  80         }
  81         initialized = 1;
  82     }
  83 }
  84
  85
  86 void cvBGCodeBookUpdate( CvBGCodeBookModel* model, const CvArr* _image,
  87                          CvRect roi, const CvArr* _mask )
  88 {
  89     CV_FUNCNAME( "cvBGCodeBookUpdate" );
  90
  91     __BEGIN__;
  92
  93     CvMat stub, *image = cvGetMat( _image, &stub );
  94     CvMat mstub, *mask = _mask ? cvGetMat( _mask, &mstub ) : 0;
  95     int i, x, y, T;
  96     int nblocks;
  97     uchar cb0, cb1, cb2;
  98     CvBGCodeBookElem* freeList;
  99
 100     CV_ASSERT( model && CV_MAT_TYPE(image->type) == CV_8UC3 &&
 101         (!mask || (CV_IS_MASK_ARR(mask) && CV_ARE_SIZES_EQ(image, mask))) );
 102
 103     if( roi.x == 0 && roi.y == 0 && roi.width == 0 && roi.height == 0 )
 104     {
 105         roi.width = image->cols;
 106         roi.height = image->rows;
 107     }
 108     else
 109         CV_ASSERT( (unsigned)roi.x < (unsigned)image->cols &&
 110                    (unsigned)roi.y < (unsigned)image->rows &&
 111                    roi.width >= 0 && roi.height >= 0 &&
 112                    roi.x + roi.width <= image->cols &&
 113                    roi.y + roi.height <= image->rows );
 114
 115     if( image->cols != model->size.width || image->rows != model->size.height )
 116     {
 117         cvClearMemStorage( model->storage );
 118         model->freeList = 0;
 119         cvFree( &model->cbmap );
 120         int bufSz = image->cols*image->rows*sizeof(model->cbmap[0]);
 121         model->cbmap = (CvBGCodeBookElem**)cvAlloc(bufSz);
 122         memset( model->cbmap, 0, bufSz );
 123         model->size = cvSize(image->cols, image->rows);
 124     }
 125
 126     icvInitSatTab();
 127
 128     cb0 = model->cbBounds[0];
 129     cb1 = model->cbBounds[1];
 130     cb2 = model->cbBounds[2];
 131
 132     T = ++model->t;
 133     freeList = model->freeList;
 134     nblocks = (int)((model->storage->block_size - sizeof(CvMemBlock))/sizeof(*freeList));
 135     nblocks = MIN( nblocks, 1024 );
 136     CV_ASSERT( nblocks > 0 );
 137
 138     for( y = 0; y < roi.height; y++ )
 139     {
 140         const uchar* p = image->data.ptr + image->step*(y + roi.y) + roi.x*3;
 141         const uchar* m = mask ? mask->data.ptr + mask->step*(y + roi.y) + roi.x : 0;
 142         CvBGCodeBookElem** cb = model->cbmap + image->cols*(y + roi.y) + roi.x;
 143
 144         for( x = 0; x < roi.width; x++, p += 3, cb++ )
 145         {
 146             CvBGCodeBookElem *e, *found = 0;
 147             uchar p0, p1, p2, l0, l1, l2, h0, h1, h2;
 148             int negRun;
 149
 150             if( m && m[x] == 0 )
 151                 continue;
 152
 153             p0 = p[0]; p1 = p[1]; p2 = p[2];
 154             l0 = SAT_8U(p0 - cb0); l1 = SAT_8U(p1 - cb1); l2 = SAT_8U(p2 - cb2);
 155             h0 = SAT_8U(p0 + cb0); h1 = SAT_8U(p1 + cb1); h2 = SAT_8U(p2 + cb2);
 156
 157             for( e = *cb; e != 0; e = e->next )
 158             {
 159                 if( e->learnMin[0] <= p0 && p0 <= e->learnMax[0] &&
 160                     e->learnMin[1] <= p1 && p1 <= e->learnMax[1] &&
 161                     e->learnMin[2] <= p2 && p2 <= e->learnMax[2] )
 162                 {
 163                     e->tLastUpdate = T;
 164                     e->boxMin[0] = MIN(e->boxMin[0], p0);
 165                     e->boxMax[0] = MAX(e->boxMax[0], p0);
 166                     e->boxMin[1] = MIN(e->boxMin[1], p1);
 167                     e->boxMax[1] = MAX(e->boxMax[1], p1);
 168                     e->boxMin[2] = MIN(e->boxMin[2], p2);
 169                     e->boxMax[2] = MAX(e->boxMax[2], p2);
 170
 171                     // no need to use SAT_8U for updated learnMin[i] & learnMax[i] here,
 172                     // as the bounding li & hi are already within 0..255.
 173                     if( e->learnMin[0] > l0 ) e->learnMin[0]--;
 174                     if( e->learnMax[0] < h0 ) e->learnMax[0]++;
 175                     if( e->learnMin[1] > l1 ) e->learnMin[1]--;
 176                     if( e->learnMax[1] < h1 ) e->learnMax[1]++;
 177                     if( e->learnMin[2] > l2 ) e->learnMin[2]--;
 178                     if( e->learnMax[2] < h2 ) e->learnMax[2]++;
 179
 180                     found = e;
 181                     break;
 182                 }
 183                 negRun = T - e->tLastUpdate;
 184                 e->stale = MAX( e->stale, negRun );
 185             }
 186
 187             for( ; e != 0; e = e->next )
 188             {
 189                 negRun = T - e->tLastUpdate;
 190                 e->stale = MAX( e->stale, negRun );
 191             }
 192
 193             if( !found )
 194             {
 195                 if( !freeList )
 196                 {
 197                     freeList = (CvBGCodeBookElem*)cvMemStorageAlloc(model->storage,
 198                         nblocks*sizeof(*freeList));
 199                     for( i = 0; i < nblocks-1; i++ )
 200                         freeList[i].next = &freeList[i+1];
 201                     freeList[nblocks-1].next = 0;
 202                 }
 203                 e = freeList;
 204                 freeList = freeList->next;
 205
 206                 e->learnMin[0] = l0; e->learnMax[0] = h0;
 207                 e->learnMin[1] = l1; e->learnMax[1] = h1;
 208                 e->learnMin[2] = l2; e->learnMax[2] = h2;
 209                 e->boxMin[0] = e->boxMax[0] = p0;
 210                 e->boxMin[1] = e->boxMax[1] = p1;
 211                 e->boxMin[2] = e->boxMax[2] = p2;
 212                 e->tLastUpdate = T;
 213                 e->stale = 0;
 214                 e->next = *cb;
 215                 *cb = e;
 216             }
 217         }
 218     }
 219
 220     model->freeList = freeList;
 221
 222     __END__;
 223 }
 224
 225
 226 int cvBGCodeBookDiff( const CvBGCodeBookModel* model, const CvArr* _image,
 227                       CvArr* _fgmask, CvRect roi )
 228 {
 229     int maskCount = -1;
 230
 231     CV_FUNCNAME( "cvBGCodeBookDiff" );
 232
 233     __BEGIN__;
 234
 235     CvMat stub, *image = cvGetMat( _image, &stub );
 236     CvMat mstub, *mask = cvGetMat( _fgmask, &mstub );
 237     int x, y;
 238     uchar m0, m1, m2, M0, M1, M2;
 239
 240     CV_ASSERT( model && CV_MAT_TYPE(image->type) == CV_8UC3 &&
 241         image->cols == model->size.width && image->rows == model->size.height &&
 242         CV_IS_MASK_ARR(mask) && CV_ARE_SIZES_EQ(image, mask) );
 243
 244     if( roi.x == 0 && roi.y == 0 && roi.width == 0 && roi.height == 0 )
 245     {
 246         roi.width = image->cols;
 247         roi.height = image->rows;
 248     }
 249     else
 250         CV_ASSERT( (unsigned)roi.x < (unsigned)image->cols &&
 251                    (unsigned)roi.y < (unsigned)image->rows &&
 252                    roi.width >= 0 && roi.height >= 0 &&
 253                    roi.x + roi.width <= image->cols &&
 254                    roi.y + roi.height <= image->rows );
 255
 256     m0 = model->modMin[0]; M0 = model->modMax[0];
 257     m1 = model->modMin[1]; M1 = model->modMax[1];
 258     m2 = model->modMin[2]; M2 = model->modMax[2];
 259
 260     maskCount = roi.height*roi.width;
 261     for( y = 0; y < roi.height; y++ )
 262     {
 263         const uchar* p = image->data.ptr + image->step*(y + roi.y) + roi.x*3;
 264         uchar* m = mask->data.ptr + mask->step*(y + roi.y) + roi.x;
 265         CvBGCodeBookElem** cb = model->cbmap + image->cols*(y + roi.y) + roi.x;
 266
 267         for( x = 0; x < roi.width; x++, p += 3, cb++ )
 268         {
 269             CvBGCodeBookElem *e;
 270             uchar p0 = p[0], p1 = p[1], p2 = p[2];
 271             int l0 = p0 + m0, l1 = p1 + m1, l2 = p2 + m2;
 272             int h0 = p0 - M0, h1 = p1 - M1, h2 = p2 - M2;
 273             m[x] = (uchar)255;
 274
 275             for( e = *cb; e != 0; e = e->next )
 276             {
 277                 if( e->boxMin[0] <= l0 && h0 <= e->boxMax[0] &&
 278                     e->boxMin[1] <= l1 && h1 <= e->boxMax[1] &&
 279                     e->boxMin[2] <= l2 && h2 <= e->boxMax[2] )
 280                 {
 281                     m[x] = 0;
 282                     maskCount--;
 283                     break;
 284                 }
 285             }
 286         }
 287     }
 288
 289     __END__;
 290
 291     return maskCount;
 292 }
 293
 294 void cvBGCodeBookClearStale( CvBGCodeBookModel* model, int staleThresh,
 295                              CvRect roi, const CvArr* _mask )
 296 {
 297     CV_FUNCNAME( "cvBGCodeBookClearStale" );
 298
 299     __BEGIN__;
 300
 301     CvMat mstub, *mask = _mask ? cvGetMat( _mask, &mstub ) : 0;
 302     int x, y, T;
 303     CvBGCodeBookElem* freeList;
 304
 305     CV_ASSERT( model && (!mask || (CV_IS_MASK_ARR(mask) &&
 306         mask->cols == model->size.width && mask->rows == model->size.height)) );
 307
 308     if( roi.x == 0 && roi.y == 0 && roi.width == 0 && roi.height == 0 )
 309     {
 310         roi.width = model->size.width;
 311         roi.height = model->size.height;
 312     }
 313     else
 314         CV_ASSERT( (unsigned)roi.x < (unsigned)mask->cols &&
 315                    (unsigned)roi.y < (unsigned)mask->rows &&
 316                    roi.width >= 0 && roi.height >= 0 &&
 317                    roi.x + roi.width <= mask->cols &&
 318                    roi.y + roi.height <= mask->rows );
 319
 320     icvInitSatTab();
 321     freeList = model->freeList;
 322     T = model->t;
 323
 324     for( y = 0; y < roi.height; y++ )
 325     {
 326         const uchar* m = mask ? mask->data.ptr + mask->step*(y + roi.y) + roi.x : 0;
 327         CvBGCodeBookElem** cb = model->cbmap + model->size.width*(y + roi.y) + roi.x;
 328
 329         for( x = 0; x < roi.width; x++, cb++ )
 330         {
 331             CvBGCodeBookElem *e, first, *prev = &first;
 332
 333             if( m && m[x] == 0 )
 334                 continue;
 335
 336             for( first.next = e = *cb; e != 0; e = prev->next )
 337             {
 338                 if( e->stale > staleThresh )
 339                 {
 340                     prev->next = e->next;
 341                     e->next = freeList;
 342                     freeList = e;
 343                 }
 344                 else
 345                 {
 346                     e->stale = 0;
 347                     e->tLastUpdate = T;
 348                     prev = e;
 349                 }
 350             }
 351
 352             *cb = first.next;
 353         }
 354     }
 355
 356     model->freeList = freeList;
 357
 358     __END__;
 359 }
 360
 361 /* End of file. */
 362