src/kcf.h

   1 #ifndef KCF_HEADER_6565467831231
   2 #define KCF_HEADER_6565467831231
   3
   4 #include <opencv2/opencv.hpp>
   5 #include <vector>
   6 #include <memory>
   7 #include "fhog.hpp"
   8
   9 #ifdef CUFFT
  10 #include "complexmat.cuh"
  11 #include "cuda_functions.cuh"
  12 #include "cuda/cuda_error_check.cuh"
  13 #include <cuda_runtime.h>
  14 #else
  15 #include "complexmat.hpp"
  16 #endif
  17
  18 #include "cnfeat.hpp"
  19 #include "fft.h"
  20 #include "threadctx.hpp"
  21 #include "pragmas.h"
  22
  23 struct BBox_c
  24 {
  25     double cx, cy, w, h;
  26
  27     inline void scale(double factor)
  28     {
  29         cx *= factor;
  30         cy *= factor;
  31         w  *= factor;
  32         h  *= factor;
  33     }
  34
  35     inline void scale_x(double factor)
  36     {
  37         cx *= factor;
  38         w  *= factor;
  39     }
  40
  41     inline void scale_y(double factor)
  42     {
  43         cy *= factor;
  44         h  *= factor;
  45     }
  46
  47     inline cv::Rect get_rect()
  48     {
  49         return cv::Rect(int(cx-w/2.), int(cy-h/2.), int(w), int(h));
  50     }
  51
  52 };
  53
  54 class KCF_Tracker
  55 {
  56 public:
  57     bool m_debug     {false};
  58     bool m_use_scale {true};
  59     bool m_use_color {true};
  60 #ifdef ASYNC
  61     bool m_use_multithreading {true};
  62 #else
  63     bool m_use_multithreading {false};
  64 #endif //ASYNC
  65     bool m_use_subpixel_localization {true};
  66     bool m_use_subgrid_scale {true};
  67     bool m_use_cnfeat {true};
  68     bool m_use_linearkernel {false};
  69 #ifdef BIG_BATCH
  70     bool m_use_big_batch {true};
  71 #else
  72     bool m_use_big_batch {false};
  73 #endif
  74 #ifdef CUFFT
  75     bool m_use_cuda {true};
  76 #else
  77     bool m_use_cuda {false};
  78 #endif
  79
  80     /*
  81     padding             ... extra area surrounding the target           (1.5)
  82     kernel_sigma        ... gaussian kernel bandwidth                   (0.5)
  83     lambda              ... regularization                              (1e-4)
  84     interp_factor       ... linear interpolation factor for adaptation  (0.02)
  85     output_sigma_factor ... spatial bandwidth (proportional to target)  (0.1)
  86     cell_size           ... hog cell size                               (4)
  87     */
  88     KCF_Tracker(double padding, double kernel_sigma, double lambda, double interp_factor, double output_sigma_factor, int cell_size);
  89     KCF_Tracker();
  90     ~KCF_Tracker();
  91
  92     // Init/re-init methods
  93     void init(cv::Mat & img, const cv::Rect & bbox, int fit_size_x, int fit_size_y);
  94     void setTrackerPose(BBox_c & bbox, cv::Mat & img, int fit_size_x, int fit_size_y);
  95     void updateTrackerPosition(BBox_c & bbox);
  96
  97     // frame-to-frame object tracking
  98     void track(cv::Mat & img);
  99     BBox_c getBBox();
 100
 101 private:
 102     Fft &fft;
 103
 104     BBox_c p_pose;
 105     bool p_resize_image = false;
 106     bool p_fit_to_pw2 = false;
 107
 108     const double p_downscale_factor = 0.5;
 109     double p_scale_factor_x = 1;
 110     double p_scale_factor_y = 1;
 111     double p_floating_error = 0.0001;
 112
 113     double p_padding = 1.5;
 114     double p_output_sigma_factor = 0.1;
 115     double p_output_sigma;
 116     double p_kernel_sigma = 0.5;    //def = 0.5
 117     double p_lambda = 1e-4;         //regularization in learning step
 118     double p_interp_factor = 0.02;  //def = 0.02, linear interpolation factor for adaptation
 119     int p_cell_size = 4;            //4 for hog (= bin_size)
 120     cv::Size p_windows_size;
 121     int p_num_scales {7};
 122     double p_scale_step = 1.02;
 123     double p_current_scale = 1.;
 124     double p_min_max_scale[2];
 125     std::vector<double> p_scales;
 126
 127     //for big batch
 128     int p_num_of_feats;
 129     int p_roi_height, p_roi_width;
 130
 131     std::vector<ThreadCtx> p_threadctxs;
 132
 133     //CUDA compability
 134     cv::Mat p_rot_labels;
 135     DynMem p_rot_labels_data;
 136
 137     //model
 138     ComplexMat p_yf;
 139     ComplexMat p_model_alphaf;
 140     ComplexMat p_model_alphaf_num;
 141     ComplexMat p_model_alphaf_den;
 142     ComplexMat p_model_xf;
 143     ComplexMat p_xf;
 144     //helping functions
 145     void scale_track(ThreadCtx & vars, cv::Mat & input_rgb, cv::Mat & input_gray);
 146     cv::Mat get_subwindow(const cv::Mat & input, int cx, int cy, int size_x, int size_y);
 147     cv::Mat gaussian_shaped_labels(double sigma, int dim1, int dim2);
 148     void gaussian_correlation(struct ThreadCtx &vars, const ComplexMat & xf, const ComplexMat & yf, double sigma, bool auto_correlation = false);
 149     cv::Mat circshift(const cv::Mat & patch, int x_rot, int y_rot);
 150     cv::Mat cosine_window_function(int dim1, int dim2);
 151     void get_features(cv::Mat & input_rgb, cv::Mat & input_gray, int cx, int cy, int size_x, int size_y, ThreadCtx & vars, double scale = 1.);
 152     cv::Point2f sub_pixel_peak(cv::Point & max_loc, cv::Mat & response);
 153     double sub_grid_scale(int index = -1);
 154
 155 };
 156
 157 #endif //KCF_HEADER_6565467831231