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 "scale_vars.hpp"
  21
  22 struct BBox_c
  23 {
  24     double cx, cy, w, h;
  25
  26     inline void scale(double factor)
  27     {
  28         cx *= factor;
  29         cy *= factor;
  30         w  *= factor;
  31         h  *= factor;
  32     }
  33
  34     inline void scale_x(double factor)
  35     {
  36         cx *= factor;
  37         w  *= factor;
  38     }
  39
  40     inline void scale_y(double factor)
  41     {
  42         cy *= factor;
  43         h  *= factor;
  44     }
  45
  46     inline cv::Rect get_rect()
  47     {
  48         return cv::Rect(int(cx-w/2.), int(cy-h/2.), int(w), int(h));
  49     }
  50
  51 };
  52
  53 class KCF_Tracker
  54 {
  55 public:
  56     bool m_debug     {false};
  57     bool m_use_scale {true};
  58     bool m_use_color {true};
  59 #ifdef ASYNC
  60     bool m_use_multithreading {true};
  61 #else
  62     bool m_use_multithreading {false};
  63 #endif //ASYNC
  64     bool m_use_subpixel_localization {true};
  65     bool m_use_subgrid_scale {true};
  66     bool m_use_cnfeat {true};
  67     bool m_use_linearkernel {false};
  68 #ifdef BIG_BATCH
  69     bool m_use_big_batch {true};
  70 #else
  71     bool m_use_big_batch {false};
  72 #endif
  73 #ifdef CUFFT
  74     bool m_use_cuda {true};
  75 #else
  76     bool m_use_cuda {false};
  77 #endif
  78
  79     /*
  80     padding             ... extra area surrounding the target           (1.5)
  81     kernel_sigma        ... gaussian kernel bandwidth                   (0.5)
  82     lambda              ... regularization                              (1e-4)
  83     interp_factor       ... linear interpolation factor for adaptation  (0.02)
  84     output_sigma_factor ... spatial bandwidth (proportional to target)  (0.1)
  85     cell_size           ... hog cell size                               (4)
  86     */
  87     KCF_Tracker(double padding, double kernel_sigma, double lambda, double interp_factor, double output_sigma_factor, int cell_size);
  88     KCF_Tracker();
  89     ~KCF_Tracker();
  90
  91     // Init/re-init methods
  92     void init(cv::Mat & img, const cv::Rect & bbox, int fit_size_x, int fit_size_y);
  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     double p_floating_error = 0.0001;
 113
 114     double p_padding = 1.5;
 115     double p_output_sigma_factor = 0.1;
 116     double p_output_sigma;
 117     double p_kernel_sigma = 0.5;    //def = 0.5
 118     double p_lambda = 1e-4;         //regularization in learning step
 119     double p_interp_factor = 0.02;  //def = 0.02, linear interpolation factor for adaptation
 120     int p_cell_size = 4;            //4 for hog (= bin_size)
 121     int p_windows_size[2];
 122     int p_num_scales {7};
 123     double p_scale_step = 1.02;
 124     double p_current_scale = 1.;
 125     double p_min_max_scale[2];
 126     std::vector<double> p_scales;
 127
 128     //for big batch
 129     int p_num_of_feats;
 130     int p_roi_height, p_roi_width;
 131
 132     std::list<std::unique_ptr<Scale_vars>> p_scale_vars;
 133
 134     //model
 135     ComplexMat p_yf;
 136     ComplexMat p_model_alphaf;
 137     ComplexMat p_model_alphaf_num;
 138     ComplexMat p_model_alphaf_den;
 139     ComplexMat p_model_xf;
 140     //helping functions
 141     void scale_track(Scale_vars & vars, cv::Mat & input_rgb, cv::Mat & input_gray, double scale);
 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     void gaussian_correlation(struct Scale_vars &vars, 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     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.);
 148     cv::Point2f sub_pixel_peak(cv::Point & max_loc, cv::Mat & response);
 149     double sub_grid_scale(int index = -1);
 150
 151 };
 152
 153 #endif //KCF_HEADER_6565467831231