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 #include "scale_vars.hpp"
  20
  21 struct BBox_c
  22 {
  23     double cx, cy, w, h;
  24
  25     inline void scale(double factor)
  26     {
  27         cx *= factor;
  28         cy *= factor;
  29         w  *= factor;
  30         h  *= factor;
  31     }
  32
  33     inline void scale_x(double factor)
  34     {
  35         cx *= factor;
  36         w  *= factor;
  37     }
  38
  39     inline void scale_y(double factor)
  40     {
  41         cy *= factor;
  42         h  *= factor;
  43     }
  44
  45     inline cv::Rect get_rect()
  46     {
  47         return cv::Rect(cx-w/2., cy-h/2., w, h);
  48     }
  49
  50 };
  51
  52 class KCF_Tracker
  53 {
  54 public:
  55     bool m_debug     {false};
  56     bool m_use_scale {true};
  57     bool m_use_color {true};
  58 #ifdef ASYNC
  59     bool m_use_multithreading {true};
  60 #else
  61     bool m_use_multithreading {false};
  62 #endif //ASYNC
  63     bool m_use_subpixel_localization {true};
  64     bool m_use_subgrid_scale {true};
  65     bool m_use_cnfeat {true};
  66     bool m_use_linearkernel {false};
  67 #ifdef BIG_BATCH
  68     bool m_use_big_batch {true};
  69 #else
  70     bool m_use_big_batch {false};
  71 #endif
  72 #ifdef BIG_BATCH
  73     bool m_use_cuda {true};
  74 #else
  75     bool m_use_cuda {false};
  76 #endif
  77
  78     /*
  79     padding             ... extra area surrounding the target           (1.5)
  80     kernel_sigma        ... gaussian kernel bandwidth                   (0.5)
  81     lambda              ... regularization                              (1e-4)
  82     interp_factor       ... linear interpolation factor for adaptation  (0.02)
  83     output_sigma_factor ... spatial bandwidth (proportional to target)  (0.1)
  84     cell_size           ... hog cell size                               (4)
  85     */
  86     KCF_Tracker(double padding, double kernel_sigma, double lambda, double interp_factor, double output_sigma_factor, int cell_size);
  87     KCF_Tracker();
  88     ~KCF_Tracker();
  89
  90     // Init/re-init methods
  91     void init(cv::Mat & img, const cv::Rect & bbox, int fit_size_x, int fit_size_y);
  92     void init_scale_vars();
  93     void setTrackerPose(BBox_c & bbox, cv::Mat & img, int fit_size_x, int fit_size_y);
  94     void updateTrackerPosition(BBox_c & bbox);
  95
  96     // frame-to-frame object tracking
  97     void track(cv::Mat & img);
  98     BBox_c getBBox();
  99
 100 private:
 101     Fft &fft;
 102
 103     BBox_c p_pose;
 104     bool p_resize_image = false;
 105     bool p_fit_to_pw2 = false;
 106
 107     bool first = true;
 108
 109     const double p_downscale_factor = 0.5;
 110     double p_scale_factor_x = 1;
 111     double p_scale_factor_y = 1;
 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     int p_windows_size[2];
 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<Scale_vars> scale_vars;
 132
 133     //model
 134     ComplexMat p_yf;
 135     ComplexMat p_model_alphaf;
 136     ComplexMat p_model_alphaf_num;
 137     ComplexMat p_model_alphaf_den;
 138     ComplexMat p_model_xf;
 139     //helping functions
 140     void scale_track(Scale_vars & vars, cv::Mat & input_rgb, cv::Mat & input_gray, double scale);
 141     cv::Mat get_subwindow(const cv::Mat & input, int cx, int cy, int size_x, int size_y);
 142     cv::Mat gaussian_shaped_labels(double sigma, int dim1, int dim2);
 143     void gaussian_correlation(struct Scale_vars &vars, const ComplexMat & xf, const ComplexMat & yf, double sigma, bool auto_correlation = false);
 144     cv::Mat circshift(const cv::Mat & patch, int x_rot, int y_rot);
 145     cv::Mat cosine_window_function(int dim1, int dim2);
 146     void get_features(cv::Mat & input_rgb, cv::Mat & input_gray, int cx, int cy, int size_x, int size_y, Scale_vars & vars, double scale = 1.);
 147     cv::Point2f sub_pixel_peak(cv::Point & max_loc, cv::Mat & response);
 148     double sub_grid_scale(int index = -1);
 149
 150 };
 151
 152 #endif //KCF_HEADER_6565467831231