]> rtime.felk.cvut.cz Git - hercules2020/kcf.git/blobdiff - README.md
Remove debug printf
[hercules2020/kcf.git] / README.md
index e23c80c35a12f0fa1288b60554bd07c5adfd6067..6e44d555eb80207ce12e1fc2f234b8191cbd45b4 100644 (file)
--- a/README.md
+++ b/README.md
-## Tracking with Kernelized Correlation Filters
+# KCF tracker – parallel and PREM implementations
+
+The goal of this project is modify KCF tracker for use in the
+[HERCULES][1] project, where it will run on NVIDIA TX2 board. The
+differences from the [original version][orig] are:
+  * To achieve the needed performance on TX2, we try various ways of
+    parallelizing the algorithm, including execution on the GPU.
+  * The tracker is extended to track rotating objects.
+  * The aim is also to modify the code to comply with the PRedictable
+    Execution Model (PREM).
+
+Stable version of the tracker is available from a [CTU server][2],
+development happens at [GitHub][iig].
+
+[1]: http://hercules2020.eu/
+[2]: http://rtime.felk.cvut.cz/gitweb/hercules2020/kcf.git
+[iig]: https://github.com/CTU-IIG/kcf
+[3]: https://github.com/Shanigen/kcf
+[orig]: https://github.com/vojirt/kcf
+
+<!-- markdown-toc start - Don't edit this section. Run M-x markdown-toc-refresh-toc -->
+**Table of Contents**
+
+- [Prerequisites](#prerequisites)
+- [Compilation](#compilation)
+    - [Compile all supported versions](#compile-all-supported-versions)
+    - [Using cmake gui](#using-cmake-gui)
+    - [Command line](#command-line)
+- [Running](#running)
+    - [Options](#options)
+- [Automated testing](#automated-testing)
+- [Authors](#authors)
+- [References](#references)
+- [License](#license)
+
+<!-- markdown-toc end -->
+
+
+## Prerequisites
+
+The code depends on OpenCV (version 2.4 or 3.x) library. [CMake][13]
+(optionally with [Ninja][8]) is used for building. Depending on the
+version to be compiled you need to have development packages for
+[FFTW][4], [CUDA][5] or [OpenMP][6] installed.
+
+On TX2, the following command should install what's needed:
+``` shellsession
+$ apt install cmake ninja-build libopencv-dev libfftw3-dev
+```
 
-Code author : Tomas Vojir
+[4]: http://www.fftw.org/
+[5]: https://developer.nvidia.com/cuda-downloads
+[6]: http://www.openmp.org/
+[13]: https://cmake.org/
+
+## Compilation
+
+There are multiple ways how to compile the code.
+
+### Compile all supported versions
+
+``` shellsession
+$ git submodule update --init
+$ make -k
+```
+
+This will create several `build-*` directories and compile different
+versions in them. If prerequisites of some builds are missing, the
+`-k` option ensures that the errors are ignored. This uses [Ninja][8]
+build system, which is useful when building naively on TX2, because
+builds with `ninja` are faster (better parallelized) than with `make`.
+
+To build only a specific version run `make <version>`. For example,
+CUDA-based version can be compiled with:
 
-________________
+``` shellsession
+$ make cufft
+```
 
-This is a C++ reimplementation of algorithm presented in "High-Speed Tracking with Kernelized Correlation Filters" paper.
-For more info and implementation in other languages visit the [autor's webpage!](http://home.isr.uc.pt/~henriques/circulant/).
+[8]: https://ninja-build.org/
+
+### Using cmake gui
+
+```shellsession
+$ git submodule update --init
+$ mkdir build
+$ cmake-gui .
+```
 
-It is extended by a scale estimation (use several *7* different scales steps) and
-by a RGB (channels) and Color Names [2] features. Data for Color Names features were obtained from [SAMF tracker](https://github.com/ihpdep/samf).
+- Use the just created build directory as "Where to build the
+  binaries".
+- Press "Configure".
+- Choose desired build options. Each option has a comment briefly
+  explaining what it does.
+- Press "Generate" and close the window.
 
-It is free for research use. If you find it useful or use it in your research, please acknowledge my git repository
-and cite the original paper [1].
+```shellsession
+$ make -C build
+```
+### Command line
 
-The code depends on OpenCV 2.4+ library and is build via cmake toolchain.
+```shellsession
+$ git submodule update --init
+$ mkdir build
+$ cd build
+$ cmake [options] ..  # see the tables below
+$ make
+```
 
-_________________
-Quick start guide
+The `cmake` options below allow to select, which version to build.
 
-for linux: open terminal in the directory with the code
+The following table shows how to configure different FFT
+implementations.
 
-$ mkdir build; cd build; cmake .. ; make
+|Option| Description |
+| --- | --- |
+| `-DFFT=OpenCV` | Use OpenCV to calculate FFT.|
+| `-DFFT=fftw` | Use fftw and its `plan_many` and "New-array execute" functions. If `std::async`, OpenMP or cuFFTW is not used the plans will use 2 threads by default.|
+| `-DFFT=cuFFTW` | Use cuFFTW interface to cuFFT library.|
+| `-DFFT=cuFFT` | Use cuFFT. This version also uses pure CUDA implementation of `ComplexMat` class and Gaussian correlation.|
 
-This code compiles into binary **kcf_vot**
+With all of these FFT version additional options can be added:
 
-./kcf_vot
-- using VOT 2014 methodology (http://www.votchallenge.net/)
- - INPUT : expecting two files, images.txt (list of sequence images with absolute path) and
-           region.txt with initial bounding box in the first frame in format "top_left_x, top_left_y, width, height" or
-           four corner points listed clockwise starting from bottom left corner.
- - OUTPUT : output.txt containing the bounding boxes in the format "top_left_x, top_left_y, width, height"
+|Option| Description |
+| --- | --- |
+| `-DBIG_BATCH=ON` | Concatenate matrices of different scales to one big matrix and perform all computations on this matrix. This improves performance of GPU FFT offloading. |
+| `-DOPENMP=ON` | Parallelize certain operation with OpenMP. With `-DBIG_BATCH=OFF` it runs computations for differenct scales in parallel, with `-DBIG_BATCH=ON` it parallelizes the feature extraction, which runs on the CPU. With `fftw`, Ffftw's plans will execute in parallel.|
+| `-DCUDA_DEBUG=ON` | Adds calls cudaDeviceSynchronize after every CUDA function and kernel call.|
+| `-DOpenCV_DIR=/opt/opencv-3.3/share/OpenCV` | Compile against a custom OpenCV version. |
+| `-DASYNC=ON` | Use C++ `std::async` to run computations for different scales in parallel. This mode of parallelization was present in the original implementation. Here, it is superseeded with -DOPENMP. This doesn't work with `BIG_BATCH` mode.|
 
-./kcf_trax
-- using VOT 2014+ trax protocol (http://www.votchallenge.net/)
+See also the top-level `Makefile` for other useful cmake parameters
+such as extra compiler flags etc.
 
+## Running
 
-___________
-Performance
+No matter which method is used to compile the code, the result will be
+a `kcf_vot` binary.
 
-|  | **VOT2016 - baseline EAO** | **VOT2016 - unsupervised EAO** |    [**TV77**](http://cmp.felk.cvut.cz/~vojirtom/dataset/index.html) Avg. Recall |
-|:---------------|:--------------:|:------------------:|:----------------:|
-|  kcf          |0.1530        |   0.3859         |      51%       |
-|  skcf         |0.1661        |   **0.4155**         |      56%       |
-|  skcf-cn      |**0.1783**        |   0.4136         |      **58%**       |
+It operates on an image sequence created according to [VOT 2014
+methodology][10]. You can find some image sequences in [vot2016
+datatset][11].
 
-__________
-References
+The binary can be run as follows:
 
-[1] João F. Henriques, Rui Caseiro, Pedro Martins, Jorge Batista, “High-Speed Tracking with Kernelized Correlation Filters“,
-IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2015
+1. `./kcf_vot [options]`
 
-[2] J. van de Weijer, C. Schmid, J. J. Verbeek, and D. Larlus. "Learning color names for real-world applications." TIP, 18(7):1512–1524, 2009.
+   The program looks for `groundtruth.txt` or `region.txt` and
+   `images.txt` files in current directory.
 
-_____________________________________
-Copyright (c) 2014, Tomáš Vojíř
+   - `images.txt` contains a list of images to process, each on a
+     separate line.
+   - `groundtruth.txt` contains the correct location of the tracked
+     object in each image as four corner points listed clockwise
+     starting from bottom left corner. Only the first line from this
+     file is used.
+   - `region.txt` is an alternative way of specifying the location of
+     the object to track via its bounding box (top_left_x, top_left_y,
+     width, height) in the first frame.
+
+2. `./kcf_vot [options] <directory>`
+
+   Looks for `groundtruth.txt` or `region.txt` and `images.txt` files
+   in the given `directory`.
+
+3. `./kcf_vot [options] <path/to/region.txt or groundtruth.txt> <path/to/images.txt> [path/to/output.txt]`
+
+By default the program generates file `output.txt` containing the
+bounding boxes of the tracked object in the format "top_left_x,
+top_left_y, width, height".
+
+[10]: http://www.votchallenge.net/
+[11]: http://www.votchallenge.net/vot2016/dataset.html
+
+### Options
+
+| Options | Description |
+| ------- | ----------- |
+| --fit, -f[W[xH]] | Specifies the dimension to which the extracted patches should be scaled. Best performance is achieved for powers of two; the smaller number the higher performance but worse accuracy. No dimension or zero rounds the dimensions to the nearest smaller power of 2, a single dimension `W` will result in patch size of `W`×`W`. The numbers should be divisible by 4. |
+| --visualize, -v[delay_ms] | Visualize the output, optionally with specified delay. If the delay is 0 the program will wait for a key press. |
+| --output, -o <output.txt>     | Specify name of output file. |
+| --debug, -d                           | Generate debug output. |
+| --visual_debug, -p[p\|r] | Show graphical window with debugging information (either **p**atch or filter **r**esponse). |
+
+## Automated testing
+
+The tracker comes with a test suite based on [vot2016 datatset][11].
+You can run the test suite as follows:
+
+    make vot2016  # This downloads the dataset (about 1GB of data)
+       make test
+
+The above command run all tests in parallel and displays the results
+in a table. If you want to measure performance, do not run multiple
+tests together. This can be achieved by:
+
+       make build.ninja
+       ninja -j1 test
+
+You can test only a subset of builds or image sequences by setting
+BUILDS, TESTSEQ or TESTFLAGS make variables. For instance:
+
+       make build.ninja BUILDS="cufft cufft-big fftw" TESTSEQ="bmx ball1"
+       ninja test
+
+
+
+
+## Authors
+* Vít Karafiát, Michal Sojka
+
+[Original C++ implementation of the KCF tracker][12] was written by
+Tomas Vojir and is reimplementation of the algorithm presented in
+"High-Speed Tracking with Kernelized Correlation Filters" paper \[1].
+
+[12]: https://github.com/vojirt/kcf/blob/master/README.md
+
+## References
+
+\[1] João F. Henriques, Rui Caseiro, Pedro Martins, Jorge Batista,
+“High-Speed Tracking with Kernelized Correlation Filters“, IEEE
+Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2015
+
+## License
+
+Copyright (c) 2014, Tomáš Vojíř\
+Copyright (c) 2018, Vít Karafiát\
+Copyright (c) 2018, Michal Sojka
 
 Permission to use, copy, modify, and distribute this software for research
 purposes is hereby granted, provided that the above copyright notice and
@@ -67,42 +239,6 @@ WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
 ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
 OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
 
-__________________
-Additional Library
-
-NOTE: The following files are part of Piotr's Toolbox, and were modified for usage with c++
-
-   src/piotr_fhog/gradientMex.cpp
-   src/piotr_fhog/sse.hpp
-   src/piotr_fhog/wrappers.hpp
-
-You are encouraged to get the [full version of this library here.](http://vision.ucsd.edu/~pdollar/toolbox/doc/index.html)
-
-______________________________________________________________________________
-
-Copyright (c) 2012, Piotr Dollar
-All rights reserved.
-
-Redistribution and use in source and binary forms, with or without
-modification, are permitted provided that the following conditions are met:
-
-1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this
-   list of conditions and the following disclaimer.
-2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
-   this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
-   and/or other materials provided with the distribution.
-
-THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS" AND
-ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED
-WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
-DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR
-ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
-(INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
-LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND
-ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
-(INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
-SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
-
-The views and conclusions contained in the software and documentation are those
-of the authors and should not be interpreted as representing official policies,
-either expressed or implied, of the FreeBSD Project.
+<!-- Local Variables: -->
+<!-- markdown-toc-user-toc-structure-manipulation-fn: cdr -->
+<!-- End: -->