src/kcf.h

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