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 struct Scale_var
  52 {
  53     float *xf_sqr_norm = nullptr, *yf_sqr_norm = nullptr;
  54 #ifdef CUFFT
  55     float *xf_sqr_norm_d = nullptr, *yf_sqr_norm_d = nullptr, *gauss_corr_res = nullptr;
  56 #endif
  57 };
  58
  59 class KCF_Tracker
  60 {
  61 public:
  62     bool m_debug     {false};
  63     bool m_use_scale {true};
  64     bool m_use_color {true};
  65 #ifdef ASYNC
  66     bool m_use_multithreading {true};
  67 #else
  68     bool m_use_multithreading {false};
  69 #endif //ASYNC
  70     bool m_use_subpixel_localization {true};
  71     bool m_use_subgrid_scale {true};
  72     bool m_use_cnfeat {true};
  73     bool m_use_linearkernel {false};
  74 #ifdef BIG_BATCH
  75     bool m_use_big_batch {true};
  76 #else
  77     bool m_use_big_batch {false};
  78 #endif
  79 #ifdef BIG_BATCH
  80     bool m_use_cuda {true};
  81 #else
  82     bool m_use_cuda {false};
  83 #endif
  84
  85     /*
  86     padding             ... extra area surrounding the target           (1.5)
  87     kernel_sigma        ... gaussian kernel bandwidth                   (0.5)
  88     lambda              ... regularization                              (1e-4)
  89     interp_factor       ... linear interpolation factor for adaptation  (0.02)
  90     output_sigma_factor ... spatial bandwidth (proportional to target)  (0.1)
  91     cell_size           ... hog cell size                               (4)
  92     */
  93     KCF_Tracker(double padding, double kernel_sigma, double lambda, double interp_factor, double output_sigma_factor, int cell_size);
  94     KCF_Tracker();
  95     ~KCF_Tracker();
  96
  97     // Init/re-init methods
  98     void init(cv::Mat & img, const cv::Rect & bbox, int fit_size_x, int fit_size_y);
  99     void setTrackerPose(BBox_c & bbox, cv::Mat & img, int fit_size_x, int fit_size_y);
 100     void updateTrackerPosition(BBox_c & bbox);
 101
 102     // frame-to-frame object tracking
 103     void track(cv::Mat & img);
 104     BBox_c getBBox();
 105
 106 private:
 107     Fft &fft;
 108
 109     BBox_c p_pose;
 110     bool p_resize_image = false;
 111     bool p_fit_to_pw2 = false;
 112
 113     bool first = true;
 114
 115     const double p_downscale_factor = 0.5;
 116     double p_scale_factor_x = 1;
 117     double p_scale_factor_y = 1;
 118
 119     double p_padding = 1.5;
 120     double p_output_sigma_factor = 0.1;
 121     double p_output_sigma;
 122     double p_kernel_sigma = 0.5;    //def = 0.5
 123     double p_lambda = 1e-4;         //regularization in learning step
 124     double p_interp_factor = 0.02;  //def = 0.02, linear interpolation factor for adaptation
 125     int p_cell_size = 4;            //4 for hog (= bin_size)
 126     int p_windows_size[2];
 127     int p_num_scales {7};
 128     double p_scale_step = 1.02;
 129     double p_current_scale = 1.;
 130     double p_min_max_scale[2];
 131     std::vector<double> p_scales;
 132
 133     //for big batch
 134     int p_num_of_feats;
 135     int p_roi_height, p_roi_width;
 136
 137     std::vector<Scale_var> scale_vars;
 138
 139     //model
 140     ComplexMat p_yf;
 141     ComplexMat p_model_alphaf;
 142     ComplexMat p_model_alphaf_num;
 143     ComplexMat p_model_alphaf_den;
 144     ComplexMat p_model_xf;
 145     //helping functions
 146     cv::Mat get_subwindow(const cv::Mat & input, int cx, int cy, int size_x, int size_y);
 147     cv::Mat gaussian_shaped_labels(double sigma, int dim1, int dim2);
 148     ComplexMat gaussian_correlation(struct Scale_var &vars, const ComplexMat & xf, const ComplexMat & yf, double sigma, bool auto_correlation = false);
 149     cv::Mat circshift(const cv::Mat & patch, int x_rot, int y_rot);
 150     cv::Mat cosine_window_function(int dim1, int dim2);
 151     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.);
 152     cv::Point2f sub_pixel_peak(cv::Point & max_loc, cv::Mat & response);
 153     double sub_grid_scale(std::vector<double> & responses, int index = -1);
 154
 155 };
 156
 157 #endif //KCF_HEADER_6565467831231