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 #include "complexmat.hpp"
   8 #include "cnfeat.hpp"
   9
  10 #if defined(FFTW) && defined(ASYNC)
  11 #include <mutex>
  12 #endif //defined(FFTW) && defined(ASYNC)
  13
  14 struct BBox_c
  15 {
  16     double cx, cy, w, h;
  17
  18     inline void scale(double factor)
  19     {
  20         cx *= factor;
  21         cy *= factor;
  22         w  *= factor;
  23         h  *= factor;
  24     }
  25
  26     inline cv::Rect get_rect()
  27     {
  28         return cv::Rect(cx-w/2., cy-h/2., w, h);
  29     }
  30
  31 };
  32
  33 class KCF_Tracker
  34 {
  35 public:
  36     bool m_debug     {false};
  37 #ifdef OPENCV_CUFFT
  38     bool m_use_scale {false};
  39     bool m_use_color {false};
  40 #else //OPENCV_CUFFT
  41     bool m_use_scale {true};
  42     bool m_use_color {true};
  43 #endif //OPENCV_CUFFT
  44 #ifdef ASYNC
  45     bool m_use_multithreading {true};
  46 #else
  47     bool m_use_multithreading {false};
  48 #endif //ASYNC
  49     bool m_use_subpixel_localization {true};
  50     bool m_use_subgrid_scale {true};
  51     bool m_use_cnfeat {true};
  52     bool m_use_linearkernel {false};
  53
  54     /*
  55     padding             ... extra area surrounding the target           (1.5)
  56     kernel_sigma        ... gaussian kernel bandwidth                   (0.5)
  57     lambda              ... regularization                              (1e-4)
  58     interp_factor       ... linear interpolation factor for adaptation  (0.02)
  59     output_sigma_factor ... spatial bandwidth (proportional to target)  (0.1)
  60     cell_size           ... hog cell size                               (4)
  61     */
  62     KCF_Tracker(double padding, double kernel_sigma, double lambda, double interp_factor, double output_sigma_factor, int cell_size) :
  63         p_padding(padding), p_output_sigma_factor(output_sigma_factor), p_kernel_sigma(kernel_sigma),
  64         p_lambda(lambda), p_interp_factor(interp_factor), p_cell_size(cell_size) {}
  65     KCF_Tracker() {}
  66
  67     // Init/re-init methods
  68     void init(cv::Mat & img, const cv::Rect & bbox);
  69     void setTrackerPose(BBox_c & bbox, cv::Mat & img);
  70     void updateTrackerPosition(BBox_c & bbox);
  71
  72     // frame-to-frame object tracking
  73     void track(cv::Mat & img);
  74     BBox_c getBBox();
  75
  76 private:
  77     BBox_c p_pose;
  78     bool p_resize_image = false;
  79
  80     bool first = true;
  81
  82     double p_padding = 1.5;
  83     double p_output_sigma_factor = 0.1;
  84     double p_output_sigma;
  85     double p_kernel_sigma = 0.5;    //def = 0.5
  86     double p_lambda = 1e-4;         //regularization in learning step
  87     double p_interp_factor = 0.02;  //def = 0.02, linear interpolation factor for adaptation
  88     int p_cell_size = 4;            //4 for hog (= bin_size)
  89     int p_windows_size[2];
  90     cv::Mat p_cos_window;
  91     int p_num_scales {7};
  92     double p_scale_step = 1.02;
  93     double p_current_scale = 1.;
  94     double p_min_max_scale[2];
  95     std::vector<double> p_scales;
  96
  97 #ifdef OPENCV_CUFFT
  98     cv::cuda::GpuMat src_gpu,dst_gpu,p_cos_window_d;
  99     cv::cuda::Stream stream;
 100 #endif //OPENCV_CUFFT
 101
 102     //model
 103     ComplexMat p_yf;
 104     ComplexMat p_model_alphaf;
 105     ComplexMat p_model_alphaf_num;
 106     ComplexMat p_model_alphaf_den;
 107     ComplexMat p_model_xf;
 108
 109 #if defined(FFTW) && defined(ASYNC)
 110     std::mutex fftw_mut;
 111 #endif //defined(FFTW) && defined(ASYNC)
 112
 113     //helping functions
 114     cv::Mat get_subwindow(const cv::Mat & input, int cx, int cy, int size_x, int size_y);
 115     cv::Mat gaussian_shaped_labels(double sigma, int dim1, int dim2);
 116     ComplexMat gaussian_correlation(const ComplexMat & xf, const ComplexMat & yf, double sigma, bool auto_correlation = false);
 117     cv::Mat circshift(const cv::Mat & patch, int x_rot, int y_rot);
 118     cv::Mat cosine_window_function(int dim1, int dim2);
 119     ComplexMat fft2(const cv::Mat & input);
 120     ComplexMat fft2(const std::vector<cv::Mat> & input, const cv::Mat & cos_window);
 121
 122     cv::Mat ifft2(const ComplexMat & inputf);
 123     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.);
 124     cv::Point2f sub_pixel_peak(cv::Point & max_loc, cv::Mat & response);
 125     double sub_grid_scale(std::vector<double> & responses, int index = -1);
 126
 127 };
 128
 129 #endif //KCF_HEADER_6565467831231