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 cv::Rect get_rect()
  33     {
  34         return cv::Rect(cx-w/2., cy-h/2., w, h);
  35     }
  36
  37 };
  38
  39 class KCF_Tracker
  40 {
  41 public:
  42     bool m_debug     {false};
  43     bool m_use_scale {true};
  44     bool m_use_color {true};
  45 #ifdef ASYNC
  46     bool m_use_multithreading {true};
  47 #else
  48     bool m_use_multithreading {false};
  49 #endif //ASYNC
  50     bool m_use_subpixel_localization {true};
  51     bool m_use_subgrid_scale {true};
  52     bool m_use_cnfeat {true};
  53     bool m_use_linearkernel {false};
  54 #ifdef BIG_BATCH
  55     bool m_use_big_batch {true};
  56 #else
  57     bool m_use_big_batch {false};
  58 #endif
  59 #ifdef BIG_BATCH
  60     bool m_use_cuda {true};
  61 #else
  62     bool m_use_cuda {false};
  63 #endif
  64
  65     /*
  66     padding             ... extra area surrounding the target           (1.5)
  67     kernel_sigma        ... gaussian kernel bandwidth                   (0.5)
  68     lambda              ... regularization                              (1e-4)
  69     interp_factor       ... linear interpolation factor for adaptation  (0.02)
  70     output_sigma_factor ... spatial bandwidth (proportional to target)  (0.1)
  71     cell_size           ... hog cell size                               (4)
  72     */
  73     KCF_Tracker(double padding, double kernel_sigma, double lambda, double interp_factor, double output_sigma_factor, int cell_size);
  74     KCF_Tracker();
  75     ~KCF_Tracker();
  76
  77     // Init/re-init methods
  78     void init(cv::Mat & img, const cv::Rect & bbox);
  79     void setTrackerPose(BBox_c & bbox, cv::Mat & img);
  80     void updateTrackerPosition(BBox_c & bbox);
  81
  82     // frame-to-frame object tracking
  83     void track(cv::Mat & img);
  84     BBox_c getBBox();
  85
  86 private:
  87     Fft &fft;
  88
  89     BBox_c p_pose;
  90     bool p_resize_image = false;
  91
  92     bool first = true;
  93
  94     const double p_downscale_factor = 0.5;
  95
  96     double p_padding = 1.5;
  97     double p_output_sigma_factor = 0.1;
  98     double p_output_sigma;
  99     double p_kernel_sigma = 0.5;    //def = 0.5
 100     double p_lambda = 1e-4;         //regularization in learning step
 101     double p_interp_factor = 0.02;  //def = 0.02, linear interpolation factor for adaptation
 102     int p_cell_size = 4;            //4 for hog (= bin_size)
 103     int p_windows_size[2];
 104     int p_num_scales {7};
 105     double p_scale_step = 1.02;
 106     double p_current_scale = 1.;
 107     double p_min_max_scale[2];
 108     std::vector<double> p_scales;
 109
 110     //for big batch
 111     int p_num_of_feats;
 112     int p_roi_height, p_roi_width;
 113     float *xf_sqr_norm = nullptr, *yf_sqr_norm = nullptr;
 114 #ifdef CUFFT
 115     float *xf_sqr_norm_d = nullptr, *yf_sqr_norm_d = nullptr, *gauss_corr_res = nullptr;
 116 #endif
 117
 118     //model
 119     ComplexMat p_yf;
 120     ComplexMat p_model_alphaf;
 121     ComplexMat p_model_alphaf_num;
 122     ComplexMat p_model_alphaf_den;
 123     ComplexMat p_model_xf;
 124     //helping functions
 125     cv::Mat get_subwindow(const cv::Mat & input, int cx, int cy, int size_x, int size_y);
 126     cv::Mat gaussian_shaped_labels(double sigma, int dim1, int dim2);
 127     ComplexMat gaussian_correlation(const ComplexMat & xf, const ComplexMat & yf, double sigma, bool auto_correlation = false);
 128     cv::Mat circshift(const cv::Mat & patch, int x_rot, int y_rot);
 129     cv::Mat cosine_window_function(int dim1, int dim2);
 130     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.);
 131     cv::Point2f sub_pixel_peak(cv::Point & max_loc, cv::Mat & response);
 132     double sub_grid_scale(std::vector<double> & responses, int index = -1);
 133
 134 };
 135
 136 #endif //KCF_HEADER_6565467831231