Update to 2.0.0 tree from current Fremantle build
[opencv] / ml / src / mlem.cpp
diff --git a/ml/src/mlem.cpp b/ml/src/mlem.cpp
deleted file mode 100644 (file)
index 0bba1cc..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,1101 +0,0 @@
-/*M///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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-//
-//M*/
-
-#include "_ml.h"
-
-
-/*
-   CvEM:
- * params.nclusters    - number of clusters to cluster samples to.
- * means               - calculated by the EM algorithm set of gaussians' means.
- * log_weight_div_det - auxilary vector that k-th component is equal to
-                        (-2)*ln(weights_k/det(Sigma_k)^0.5),
-                        where <weights_k> is the weight,
-                        <Sigma_k> is the covariation matrice of k-th cluster.
- * inv_eigen_values   - set of 1*dims matrices, <inv_eigen_values>[k] contains
-                        inversed eigen values of covariation matrice of the k-th cluster.
-                        In the case of <cov_mat_type> == COV_MAT_DIAGONAL,
-                        inv_eigen_values[k] = Sigma_k^(-1).
- * covs_rotate_mats   - used only if cov_mat_type == COV_MAT_GENERIC, in all the
-                        other cases it is NULL. <covs_rotate_mats>[k] is the orthogonal
-                        matrice, obtained by the SVD-decomposition of Sigma_k.
-   Both <inv_eigen_values> and <covs_rotate_mats> fields are used for representation of
-   covariation matrices and simplifying EM calculations.
-   For fixed k denote
-   u = covs_rotate_mats[k],
-   v = inv_eigen_values[k],
-   w = v^(-1);
-   if <cov_mat_type> == COV_MAT_GENERIC, then Sigma_k = u w u',
-   else                                       Sigma_k = w.
-   Symbol ' means transposition.
- */
-
-
-CvEM::CvEM()
-{
-    means = weights = probs = inv_eigen_values = log_weight_div_det = 0;
-    covs = cov_rotate_mats = 0;
-}
-
-
-CvEM::~CvEM()
-{
-    clear();
-}
-
-
-void CvEM::clear()
-{
-    int i;
-    
-    cvReleaseMat( &means );
-    cvReleaseMat( &weights );
-    cvReleaseMat( &probs );
-    cvReleaseMat( &inv_eigen_values );
-    cvReleaseMat( &log_weight_div_det );
-
-    if( covs || cov_rotate_mats )
-    {
-        for( i = 0; i < params.nclusters; i++ )
-        {
-            if( covs )
-                cvReleaseMat( &covs[i] );
-            if( cov_rotate_mats )
-                cvReleaseMat( &cov_rotate_mats[i] );
-        }
-        cvFree( &covs );
-        cvFree( &cov_rotate_mats );
-    }
-}
-
-
-void CvEM::set_params( const CvEMParams& _params, const CvVectors& train_data )
-{
-    CV_FUNCNAME( "CvEM::set_params" );
-
-    __BEGIN__;
-    
-    int k;
-
-    params = _params;
-    params.term_crit = cvCheckTermCriteria( params.term_crit, 1e-6, 10000 );
-
-    if( params.cov_mat_type != COV_MAT_SPHERICAL &&
-        params.cov_mat_type != COV_MAT_DIAGONAL &&
-        params.cov_mat_type != COV_MAT_GENERIC )
-        CV_ERROR( CV_StsBadArg, "Unknown covariation matrix type" );
-
-    switch( params.start_step )
-    {
-    case START_M_STEP:
-        if( !params.probs )
-            CV_ERROR( CV_StsNullPtr, "Probabilities must be specified when EM algorithm starts with M-step" );
-        break;
-    case START_E_STEP:
-        if( !params.means )
-            CV_ERROR( CV_StsNullPtr, "Mean's must be specified when EM algorithm starts with E-step" );
-        break;
-    case START_AUTO_STEP:
-        break;
-    default:
-        CV_ERROR( CV_StsBadArg, "Unknown start_step" );
-    }
-
-    if( params.nclusters < 1 )
-        CV_ERROR( CV_StsOutOfRange, "The number of clusters (mixtures) should be > 0" );
-
-    if( params.probs )
-    {
-        const CvMat* p = params.weights;
-        if( !CV_IS_MAT(p) ||
-            CV_MAT_TYPE(p->type) != CV_32FC1  &&
-            CV_MAT_TYPE(p->type) != CV_64FC1 ||
-            p->rows != train_data.count ||
-            p->cols != params.nclusters )
-            CV_ERROR( CV_StsBadArg, "The array of probabilities must be a valid "
-            "floating-point matrix (CvMat) of 'nsamples' x 'nclusters' size" );
-    }
-
-    if( params.means )
-    {
-        const CvMat* m = params.means;
-        if( !CV_IS_MAT(m) ||
-            CV_MAT_TYPE(m->type) != CV_32FC1  &&
-            CV_MAT_TYPE(m->type) != CV_64FC1 ||
-            m->rows != params.nclusters ||
-            m->cols != train_data.dims )
-            CV_ERROR( CV_StsBadArg, "The array of mean's must be a valid "
-            "floating-point matrix (CvMat) of 'nsamples' x 'dims' size" );
-    }
-
-    if( params.weights )
-    {
-        const CvMat* w = params.weights;
-        if( !CV_IS_MAT(w) ||
-            CV_MAT_TYPE(w->type) != CV_32FC1  &&
-            CV_MAT_TYPE(w->type) != CV_64FC1 ||
-            w->rows != 1 && w->cols != 1 ||
-            w->rows + w->cols - 1 != params.nclusters )
-            CV_ERROR( CV_StsBadArg, "The array of weights must be a valid "
-            "1d floating-point vector (CvMat) of 'nclusters' elements" );
-    }
-
-    if( params.covs )
-        for( k = 0; k < params.nclusters; k++ )
-        {
-            const CvMat* cov = params.covs[k];
-            if( !CV_IS_MAT(cov) ||
-                CV_MAT_TYPE(cov->type) != CV_32FC1  &&
-                CV_MAT_TYPE(cov->type) != CV_64FC1 ||
-                cov->rows != cov->cols || cov->cols != train_data.dims )
-                CV_ERROR( CV_StsBadArg,
-                "Each of covariation matrices must be a valid square "
-                "floating-point matrix (CvMat) of 'dims' x 'dims'" );
-        }
-
-    __END__;
-}
-
-
-/****************************************************************************************/
-float
-CvEM::predict( const CvMat* _sample, CvMat* _probs ) const
-{
-    float* sample_data   = 0;
-    void* buffer = 0;
-    int allocated_buffer = 0;
-    int cls = 0;
-
-    CV_FUNCNAME( "CvEM::predict" );
-    __BEGIN__;
-
-    int i, k, dims;
-    int nclusters;
-    int cov_mat_type = params.cov_mat_type;
-    double opt = FLT_MAX;
-    size_t size;
-    CvMat diff, expo;
-
-    dims = means->cols;
-    nclusters = params.nclusters;
-
-    CV_CALL( cvPreparePredictData( _sample, dims, 0, params.nclusters, _probs, &sample_data ));
-
-// allocate memory and initializing headers for calculating
-    size = sizeof(double) * (nclusters + dims);
-    if( size <= CV_MAX_LOCAL_SIZE )
-        buffer = cvStackAlloc( size );
-    else
-    {
-        CV_CALL( buffer = cvAlloc( size ));
-        allocated_buffer = 1;
-    }
-    expo = cvMat( 1, nclusters, CV_64FC1, buffer );
-    diff = cvMat( 1, dims, CV_64FC1, (double*)buffer + nclusters );
-
-// calculate the probabilities
-    for( k = 0; k < nclusters; k++ )
-    {
-        const double* mean_k = (const double*)(means->data.ptr + means->step*k);
-        const double* w = (const double*)(inv_eigen_values->data.ptr + inv_eigen_values->step*k);
-        double cur = log_weight_div_det->data.db[k];
-        CvMat* u = cov_rotate_mats[k];
-        // cov = u w u'  -->  cov^(-1) = u w^(-1) u'
-        if( cov_mat_type == COV_MAT_SPHERICAL )
-        {
-            double w0 = w[0];
-            for( i = 0; i < dims; i++ )
-            {
-                double val = sample_data[i] - mean_k[i];
-                cur += val*val*w0;
-            }
-        }
-        else
-        {
-            for( i = 0; i < dims; i++ )
-                diff.data.db[i] = sample_data[i] - mean_k[i];
-            if( cov_mat_type == COV_MAT_GENERIC )
-                cvGEMM( &diff, u, 1, 0, 0, &diff, CV_GEMM_B_T );
-            for( i = 0; i < dims; i++ )
-            {
-                double val = diff.data.db[i];
-                cur += val*val*w[i];
-            }
-        }
-
-        expo.data.db[k] = cur;
-        if( cur < opt )
-        {
-            cls = k;
-            opt = cur;
-        }
-        /* probability = (2*pi)^(-dims/2)*exp( -0.5 * cur ) */
-    }
-
-    if( _probs )
-    {
-        CV_CALL( cvConvertScale( &expo, &expo, -0.5 ));
-        CV_CALL( cvExp( &expo, &expo ));
-        if( _probs->cols == 1 )
-            CV_CALL( cvReshape( &expo, &expo, 0, nclusters ));
-        CV_CALL( cvConvertScale( &expo, _probs, 1./cvSum( &expo ).val[0] ));
-    }
-
-    __END__;
-
-    if( sample_data != _sample->data.fl )
-        cvFree( &sample_data );
-    if( allocated_buffer )
-        cvFree( &buffer );
-
-    return (float)cls;
-}
-
-
-
-bool CvEM::train( const CvMat* _samples, const CvMat* _sample_idx,
-                  CvEMParams _params, CvMat* labels )
-{
-    bool result = false;
-    CvVectors train_data;
-    CvMat* sample_idx = 0;
-
-    train_data.data.fl = 0;
-    train_data.count = 0;
-
-    CV_FUNCNAME("cvEM");
-
-    __BEGIN__;
-
-    int i, nsamples, nclusters, dims;
-
-    clear();
-
-    CV_CALL( cvPrepareTrainData( "cvEM",
-        _samples, CV_ROW_SAMPLE, 0, CV_VAR_CATEGORICAL,
-        0, _sample_idx, false, (const float***)&train_data.data.fl,
-        &train_data.count, &train_data.dims, &train_data.dims,
-        0, 0, 0, &sample_idx ));
-
-    CV_CALL( set_params( _params, train_data ));
-    nsamples = train_data.count;
-    nclusters = params.nclusters;
-    dims = train_data.dims;
-
-    if( labels && (!CV_IS_MAT(labels) || CV_MAT_TYPE(labels->type) != CV_32SC1 ||
-        labels->cols != 1 && labels->rows != 1 || labels->cols + labels->rows - 1 != nsamples ))
-        CV_ERROR( CV_StsBadArg,
-        "labels array (when passed) must be a valid 1d integer vector of <sample_count> elements" );
-
-    if( nsamples <= nclusters )
-        CV_ERROR( CV_StsOutOfRange,
-        "The number of samples should be greater than the number of clusters" );
-
-    CV_CALL( log_weight_div_det = cvCreateMat( 1, nclusters, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( probs  = cvCreateMat( nsamples, nclusters, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( means = cvCreateMat( nclusters, dims, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( weights = cvCreateMat( 1, nclusters, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( inv_eigen_values = cvCreateMat( nclusters,
-        params.cov_mat_type == COV_MAT_SPHERICAL ? 1 : dims, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( covs = (CvMat**)cvAlloc( nclusters * sizeof(*covs) ));
-    CV_CALL( cov_rotate_mats = (CvMat**)cvAlloc( nclusters * sizeof(cov_rotate_mats[0]) ));
-
-    for( i = 0; i < nclusters; i++ )
-    {
-        CV_CALL( covs[i] = cvCreateMat( dims, dims, CV_64FC1 ));
-        CV_CALL( cov_rotate_mats[i]  = cvCreateMat( dims, dims, CV_64FC1 ));
-        cvZero( cov_rotate_mats[i] );
-    }
-
-    init_em( train_data );
-    log_likelihood = run_em( train_data );
-    if( log_likelihood <= -DBL_MAX/10000. )
-        EXIT;
-
-    if( labels )
-    {
-        if( nclusters == 1 )
-            cvZero( labels );
-        else
-        {
-            CvMat sample = cvMat( 1, dims, CV_32F );
-            CvMat prob = cvMat( 1, nclusters, CV_64F );
-            int lstep = CV_IS_MAT_CONT(labels->type) ? 1 : labels->step/sizeof(int);
-            
-            for( i = 0; i < nsamples; i++ )
-            {
-                int idx = sample_idx ? sample_idx->data.i[i] : i;
-                sample.data.ptr = _samples->data.ptr + _samples->step*idx;
-                prob.data.ptr = probs->data.ptr + probs->step*i;
-
-                labels->data.i[i*lstep] = cvRound(predict(&sample, &prob));
-            }
-        }
-    }
-
-    result = true;
-
-    __END__;
-
-    if( sample_idx != _sample_idx )
-        cvReleaseMat( &sample_idx );
-
-    cvFree( &train_data.data.ptr );
-
-    return result;
-}
-
-
-void CvEM::init_em( const CvVectors& train_data )
-{
-    CvMat *w = 0, *u = 0, *tcov = 0;
-    
-    CV_FUNCNAME( "CvEM::init_em" );
-
-    __BEGIN__;
-
-    double maxval = 0;
-    int i, force_symm_plus = 0;
-    int nclusters = params.nclusters, nsamples = train_data.count, dims = train_data.dims;
-
-    if( params.start_step == START_AUTO_STEP || nclusters == 1 || nclusters == nsamples )
-        init_auto( train_data );
-    else if( params.start_step == START_M_STEP )
-    {
-        for( i = 0; i < nsamples; i++ )
-        {
-            CvMat prob;
-            cvGetRow( params.probs, &prob, i );
-            cvMaxS( &prob, 0., &prob );
-            cvMinMaxLoc( &prob, 0, &maxval );
-            if( maxval < FLT_EPSILON )
-                cvSet( &prob, cvScalar(1./nclusters) );
-            else
-                cvNormalize( &prob, &prob, 1., 0, CV_L1 );
-        }
-        EXIT; // do not preprocess covariation matrices,
-              // as in this case they are initialized at the first iteration of EM
-    }
-    else
-    {
-        CV_ASSERT( params.start_step == START_E_STEP && params.means );
-        if( params.weights && params.covs )
-        {
-            cvConvert( params.means, means );
-            cvReshape( weights, weights, 1, params.weights->rows );
-            cvConvert( params.weights, weights );
-            cvReshape( weights, weights, 1, 1 );
-            cvMaxS( weights, 0., weights );
-            cvMinMaxLoc( weights, 0, &maxval );
-            if( maxval < FLT_EPSILON )
-                cvSet( &weights, cvScalar(1./nclusters) );
-            cvNormalize( weights, weights, 1., 0, CV_L1 );
-            for( i = 0; i < nclusters; i++ )
-                CV_CALL( cvConvert( params.covs[i], covs[i] ));
-            force_symm_plus = 1;
-        }
-        else
-            init_auto( train_data );
-    }
-
-    CV_CALL( tcov = cvCreateMat( dims, dims, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( w = cvCreateMat( dims, dims, CV_64FC1 ));
-    if( params.cov_mat_type == COV_MAT_GENERIC )
-        CV_CALL( u = cvCreateMat( dims, dims, CV_64FC1 ));
-
-    for( i = 0; i < nclusters; i++ )
-    {
-        if( force_symm_plus )
-        {
-            cvTranspose( covs[i], tcov );
-            cvAddWeighted( covs[i], 0.5, tcov, 0.5, 0, tcov );
-        }
-        else
-            cvCopy( covs[i], tcov );
-        cvSVD( tcov, w, u, 0, CV_SVD_MODIFY_A + CV_SVD_U_T + CV_SVD_V_T );
-        if( params.cov_mat_type == COV_MAT_SPHERICAL )
-            cvSetIdentity( covs[i], cvScalar(cvTrace(w).val[0]/dims) );
-        else if( params.cov_mat_type == COV_MAT_DIAGONAL )
-            cvCopy( w, covs[i] );
-        else
-        {
-            // generic case: covs[i] = (u')'*max(w,0)*u'
-            cvGEMM( u, w, 1, 0, 0, tcov, CV_GEMM_A_T );
-            cvGEMM( tcov, u, 1, 0, 0, covs[i], 0 );
-        }
-    }
-
-    __END__;
-
-    cvReleaseMat( &w );
-    cvReleaseMat( &u );
-    cvReleaseMat( &tcov );
-}
-
-
-void CvEM::init_auto( const CvVectors& train_data )
-{
-    CvMat* hdr = 0;
-    const void** vec = 0;
-    CvMat* class_ranges = 0;
-    CvMat* labels = 0;
-
-    CV_FUNCNAME( "CvEM::init_auto" );
-
-    __BEGIN__;
-
-    int nclusters = params.nclusters, nsamples = train_data.count, dims = train_data.dims;
-    int i, j;
-
-    if( nclusters == nsamples )
-    {
-        CvMat src = cvMat( 1, dims, CV_32F );
-        CvMat dst = cvMat( 1, dims, CV_64F );
-        for( i = 0; i < nsamples; i++ )
-        {
-            src.data.ptr = train_data.data.ptr[i];
-            dst.data.ptr = means->data.ptr + means->step*i;
-            cvConvert( &src, &dst );
-            cvZero( covs[i] );
-            cvSetIdentity( cov_rotate_mats[i] );
-        }
-        cvSetIdentity( probs );
-        cvSet( weights, cvScalar(1./nclusters) );
-    }
-    else
-    {
-        int max_count = 0;
-        
-        CV_CALL( class_ranges = cvCreateMat( 1, nclusters+1, CV_32SC1 ));
-        if( nclusters > 1 )
-        {
-            CV_CALL( labels = cvCreateMat( 1, nsamples, CV_32SC1 ));
-            kmeans( train_data, nclusters, labels, cvTermCriteria( CV_TERMCRIT_ITER,
-                    params.means ? 1 : 10, 0.5 ), params.means );
-            CV_CALL( cvSortSamplesByClasses( (const float**)train_data.data.fl,
-                                            labels, class_ranges->data.i ));
-        }
-        else
-        {
-            class_ranges->data.i[0] = 0;
-            class_ranges->data.i[1] = nsamples;
-        }
-
-        for( i = 0; i < nclusters; i++ )
-        {
-            int left = class_ranges->data.i[i], right = class_ranges->data.i[i+1];
-            max_count = MAX( max_count, right - left );
-        }
-        CV_CALL( hdr = (CvMat*)cvAlloc( max_count*sizeof(hdr[0]) ));
-        CV_CALL( vec = (const void**)cvAlloc( max_count*sizeof(vec[0]) ));
-        hdr[0] = cvMat( 1, dims, CV_32F );
-        for( i = 0; i < max_count; i++ )
-        {
-            vec[i] = hdr + i;
-            hdr[i] = hdr[0];
-        }
-                
-        for( i = 0; i < nclusters; i++ )
-        {
-            int left = class_ranges->data.i[i], right = class_ranges->data.i[i+1];
-            int cluster_size = right - left;
-            CvMat avg;
-            
-            if( cluster_size <= 0 )
-                continue;
-
-            for( j = left; j < right; j++ )
-                hdr[j - left].data.fl = train_data.data.fl[j];
-            
-            CV_CALL( cvGetRow( means, &avg, i ));
-            CV_CALL( cvCalcCovarMatrix( vec, cluster_size, covs[i],
-                &avg, CV_COVAR_NORMAL | CV_COVAR_SCALE ));
-            weights->data.db[i] = (double)cluster_size/(double)nsamples;
-        }
-    }
-
-    __END__;
-
-    cvReleaseMat( &class_ranges );
-    cvReleaseMat( &labels );
-    cvFree( &hdr );
-    cvFree( &vec );
-}
-
-
-void CvEM::kmeans( const CvVectors& train_data, int nclusters, CvMat* labels,
-                   CvTermCriteria termcrit, const CvMat* centers0 )
-{
-    CvMat* centers = 0;
-    CvMat* old_centers = 0;
-    CvMat* counters = 0;
-    
-    CV_FUNCNAME( "CvEM::kmeans" );
-
-    __BEGIN__;
-
-    CvRNG rng = cvRNG(-1);
-    int i, j, k, nsamples, dims;
-    int iter = 0;
-    double max_dist = DBL_MAX;
-
-    termcrit = cvCheckTermCriteria( termcrit, 1e-6, 100 );
-    termcrit.epsilon *= termcrit.epsilon;
-    nsamples = train_data.count;
-    dims = train_data.dims;
-    nclusters = MIN( nclusters, nsamples );
-
-    CV_CALL( centers = cvCreateMat( nclusters, dims, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( old_centers = cvCreateMat( nclusters, dims, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( counters = cvCreateMat( 1, nclusters, CV_32SC1 ));
-    cvZero( old_centers );
-
-    if( centers0 )
-    {
-        CV_CALL( cvConvert( centers0, centers ));
-    }
-    else
-    {
-        for( i = 0; i < nsamples; i++ )
-            labels->data.i[i] = i*nclusters/nsamples;
-        cvRandShuffle( labels, &rng );
-    }
-
-    for( ;; )
-    {
-        CvMat* temp;
-
-        if( iter > 0 || centers0 )
-        {
-            for( i = 0; i < nsamples; i++ )
-            {
-                const float* s = train_data.data.fl[i];
-                int k_best = 0;
-                double min_dist = DBL_MAX;
-
-                for( k = 0; k < nclusters; k++ )
-                {
-                    const double* c = (double*)(centers->data.ptr + k*centers->step);
-                    double dist = 0;
-                
-                    for( j = 0; j <= dims - 4; j += 4 )
-                    {
-                        double t0 = c[j] - s[j];
-                        double t1 = c[j+1] - s[j+1];
-                        dist += t0*t0 + t1*t1;
-                        t0 = c[j+2] - s[j+2];
-                        t1 = c[j+3] - s[j+3];
-                        dist += t0*t0 + t1*t1;
-                    }
-
-                    for( ; j < dims; j++ )
-                    {
-                        double t = c[j] - s[j];
-                        dist += t*t;
-                    }
-                
-                    if( min_dist > dist )
-                    {
-                        min_dist = dist;
-                        k_best = k;
-                    }
-                }
-
-                labels->data.i[i] = k_best;
-            }
-        }
-
-        if( ++iter > termcrit.max_iter )
-            break;
-
-        CV_SWAP( centers, old_centers, temp );
-        cvZero( centers );
-        cvZero( counters );
-
-        // update centers
-        for( i = 0; i < nsamples; i++ )
-        {
-            const float* s = train_data.data.fl[i];
-            k = labels->data.i[i];
-            double* c = (double*)(centers->data.ptr + k*centers->step);
-
-            for( j = 0; j <= dims - 4; j += 4 )
-            {
-                double t0 = c[j] + s[j];
-                double t1 = c[j+1] + s[j+1];
-
-                c[j] = t0;
-                c[j+1] = t1;
-
-                t0 = c[j+2] + s[j+2];
-                t1 = c[j+3] + s[j+3];
-
-                c[j+2] = t0;
-                c[j+3] = t1;
-            }
-            for( ; j < dims; j++ )
-                c[j] += s[j];
-            counters->data.i[k]++;
-        }
-
-        if( iter > 1 )
-            max_dist = 0;
-
-        for( k = 0; k < nclusters; k++ )
-        {
-            double* c = (double*)(centers->data.ptr + k*centers->step);
-            if( counters->data.i[k] != 0 )
-            {
-                double scale = 1./counters->data.i[k];
-                for( j = 0; j < dims; j++ )
-                    c[j] *= scale;
-            }
-            else
-            {
-                const float* s;
-                for( j = 0; j < 10; j++ )
-                {
-                    i = cvRandInt( &rng ) % nsamples;
-                    if( counters->data.i[labels->data.i[i]] > 1 )
-                        break;
-                }
-                s = train_data.data.fl[i];
-                for( j = 0; j < dims; j++ )
-                    c[j] = s[j];
-            }
-            
-            if( iter > 1 )
-            {
-                double dist = 0;
-                const double* c_o = (double*)(old_centers->data.ptr + k*old_centers->step);
-                for( j = 0; j < dims; j++ )
-                {
-                    double t = c[j] - c_o[j];
-                    dist += t*t;
-                }
-                if( max_dist < dist )
-                    max_dist = dist;
-            }
-        }
-
-        if( max_dist < termcrit.epsilon )
-            break;
-    }
-
-    cvZero( counters );
-    for( i = 0; i < nsamples; i++ )
-        counters->data.i[labels->data.i[i]]++;
-
-    // ensure that we do not have empty clusters
-    for( k = 0; k < nclusters; k++ )
-        if( counters->data.i[k] == 0 )
-            for(;;)
-            {
-                i = cvRandInt(&rng) % nsamples;
-                j = labels->data.i[i];
-                if( counters->data.i[j] > 1 )
-                {
-                    labels->data.i[i] = k;
-                    counters->data.i[j]--;
-                    counters->data.i[k]++;
-                    break;
-                }
-            }
-
-    __END__;
-
-    cvReleaseMat( &centers );
-    cvReleaseMat( &old_centers );
-    cvReleaseMat( &counters );
-}
-
-
-/****************************************************************************************/
-/* log_weight_div_det[k] = -2*log(weights_k) + log(det(Sigma_k)))
-
-   covs[k] = cov_rotate_mats[k] * cov_eigen_values[k] * (cov_rotate_mats[k])'
-   cov_rotate_mats[k] are orthogonal matrices of eigenvectors and
-   cov_eigen_values[k] are diagonal matrices (represented by 1D vectors) of eigen values.
-
-   The <alpha_ik> is the probability of the vector x_i to belong to the k-th cluster:
-   <alpha_ik> ~ weights_k * exp{ -0.5[ln(det(Sigma_k)) + (x_i - mu_k)' Sigma_k^(-1) (x_i - mu_k)] }
-   We calculate these probabilities here by the equivalent formulae:
-   Denote
-   S_ik = -0.5(log(det(Sigma_k)) + (x_i - mu_k)' Sigma_k^(-1) (x_i - mu_k)) + log(weights_k),
-   M_i = max_k S_ik = S_qi, so that the q-th class is the one where maximum reaches. Then
-   alpha_ik = exp{ S_ik - M_i } / ( 1 + sum_j!=q exp{ S_ji - M_i })
-*/
-double CvEM::run_em( const CvVectors& train_data )
-{
-    CvMat* centered_sample = 0;
-    CvMat* covs_item = 0;
-    CvMat* log_det = 0;
-    CvMat* log_weights = 0;
-    CvMat* cov_eigen_values = 0;
-    CvMat* samples = 0;
-    CvMat* sum_probs = 0;
-    log_likelihood = -DBL_MAX;
-
-    CV_FUNCNAME( "CvEM::run_em" );
-    __BEGIN__;
-
-    int nsamples = train_data.count, dims = train_data.dims, nclusters = params.nclusters;
-    double min_variation = FLT_EPSILON;
-    double min_det_value = MAX( DBL_MIN, pow( min_variation, dims ));
-    double likelihood_bias = -CV_LOG2PI * (double)nsamples * (double)dims / 2., _log_likelihood = -DBL_MAX;
-    int start_step = params.start_step;
-    
-    int i, j, k, n;
-    int is_general = 0, is_diagonal = 0, is_spherical = 0;
-    double prev_log_likelihood = -DBL_MAX / 1000., det, d;
-    CvMat whdr, iwhdr, diag, *w, *iw;
-    double* w_data;
-    double* sp_data;
-
-    if( nclusters == 1 )
-    {
-        double log_weight;
-        CV_CALL( cvSet( probs, cvScalar(1.)) );
-
-        if( params.cov_mat_type == COV_MAT_SPHERICAL )
-        {
-            d = cvTrace(*covs).val[0]/dims;
-            d = MAX( d, FLT_EPSILON );
-            inv_eigen_values->data.db[0] = 1./d;
-            log_weight = pow( d, dims*0.5 );
-        }
-        else
-        {
-            w_data = inv_eigen_values->data.db;
-            
-            if( params.cov_mat_type == COV_MAT_GENERIC )
-                cvSVD( *covs, inv_eigen_values, *cov_rotate_mats, 0, CV_SVD_U_T );
-            else
-                cvTranspose( cvGetDiag(*covs, &diag), inv_eigen_values );
-       
-            cvMaxS( inv_eigen_values, FLT_EPSILON, inv_eigen_values );
-            for( j = 0, det = 1.; j < dims; j++ )
-                det *= w_data[j];
-            log_weight = sqrt(det);
-            cvDiv( 0, inv_eigen_values, inv_eigen_values );
-        }
-
-        log_weight_div_det->data.db[0] = -2*log(weights->data.db[0]/log_weight);
-        log_likelihood = DBL_MAX/1000.;
-        EXIT;
-    }
-
-    if( params.cov_mat_type == COV_MAT_GENERIC )
-        is_general  = 1;
-    else if( params.cov_mat_type == COV_MAT_DIAGONAL )
-        is_diagonal = 1;
-    else if( params.cov_mat_type == COV_MAT_SPHERICAL )
-        is_spherical  = 1;
-    /* In the case of <cov_mat_type> == COV_MAT_DIAGONAL, the k-th row of cov_eigen_values
-    contains the diagonal elements (variations). In the case of
-    <cov_mat_type> == COV_MAT_SPHERICAL - the 0-ths elements of the vectors cov_eigen_values[k]
-    are to be equal to the mean of the variations over all the dimensions. */
-
-    CV_CALL( log_det = cvCreateMat( 1, nclusters, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( log_weights = cvCreateMat( 1, nclusters, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( covs_item = cvCreateMat( dims, dims, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( centered_sample = cvCreateMat( 1, dims, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( cov_eigen_values = cvCreateMat( inv_eigen_values->rows, inv_eigen_values->cols, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( samples = cvCreateMat( nsamples, dims, CV_64FC1 ));
-    CV_CALL( sum_probs = cvCreateMat( 1, nclusters, CV_64FC1 ));
-    sp_data = sum_probs->data.db;
-
-    // copy the training data into double-precision matrix
-    for( i = 0; i < nsamples; i++ )
-    {
-        const float* src = train_data.data.fl[i];
-        double* dst = (double*)(samples->data.ptr + samples->step*i);
-
-        for( j = 0; j < dims; j++ )
-            dst[j] = src[j];
-    }
-
-    if( start_step != START_M_STEP )
-    {
-        for( k = 0; k < nclusters; k++ )
-        {
-            if( is_general || is_diagonal )
-            {
-                w = cvGetRow( cov_eigen_values, &whdr, k );
-                if( is_general )
-                    cvSVD( covs[k], w, cov_rotate_mats[k], 0, CV_SVD_U_T );
-                else
-                    cvTranspose( cvGetDiag( covs[k], &diag ), w );
-                w_data = w->data.db;
-                for( j = 0, det = 1.; j < dims; j++ )
-                    det *= w_data[j];
-                if( det < min_det_value )
-                {
-                    if( start_step == START_AUTO_STEP )
-                        det = min_det_value;
-                    else
-                        EXIT;
-                }
-                log_det->data.db[k] = det;
-            }
-            else
-            {
-                d = cvTrace(covs[k]).val[0]/(double)dims;
-                if( d < min_variation )
-                {
-                    if( start_step == START_AUTO_STEP )
-                        d = min_variation;
-                    else
-                        EXIT;
-                }
-                cov_eigen_values->data.db[k] = d;
-                log_det->data.db[k] = d;
-            }
-        }
-    
-        cvLog( log_det, log_det );
-        if( is_spherical )
-            cvScale( log_det, log_det, dims );
-    }
-
-    for( n = 0; n < params.term_crit.max_iter; n++ )
-    {
-        if( n > 0 || start_step != START_M_STEP )
-        {
-            // e-step: compute probs_ik from means_k, covs_k and weights_k.
-            CV_CALL(cvLog( weights, log_weights ));
-
-            // S_ik = -0.5[log(det(Sigma_k)) + (x_i - mu_k)' Sigma_k^(-1) (x_i - mu_k)] + log(weights_k)
-            for( k = 0; k < nclusters; k++ )
-            {
-                CvMat* u = cov_rotate_mats[k];
-                const double* mean = (double*)(means->data.ptr + means->step*k);
-                w = cvGetRow( cov_eigen_values, &whdr, k );
-                iw = cvGetRow( inv_eigen_values, &iwhdr, k );
-                cvDiv( 0, w, iw );
-
-                w_data = (double*)(inv_eigen_values->data.ptr + inv_eigen_values->step*k);
-
-                for( i = 0; i < nsamples; i++ )
-                {
-                    double *csample = centered_sample->data.db, p = log_det->data.db[k];
-                    const double* sample = (double*)(samples->data.ptr + samples->step*i);
-                    double* pp = (double*)(probs->data.ptr + probs->step*i);
-                    for( j = 0; j < dims; j++ )
-                        csample[j] = sample[j] - mean[j];
-                    if( is_general )
-                        cvGEMM( centered_sample, u, 1, 0, 0, centered_sample, CV_GEMM_B_T );
-                    for( j = 0; j < dims; j++ )
-                        p += csample[j]*csample[j]*w_data[is_spherical ? 0 : j];
-                    pp[k] = -0.5*p + log_weights->data.db[k];
-
-                    // S_ik <- S_ik - max_j S_ij
-                    if( k == nclusters - 1 )
-                    {
-                        double max_val = 0;
-                        for( j = 0; j < nclusters; j++ )
-                            max_val = MAX( max_val, pp[j] );
-                        for( j = 0; j < nclusters; j++ )
-                            pp[j] -= max_val;
-                    }
-                }
-            }
-
-            CV_CALL(cvExp( probs, probs )); // exp( S_ik )
-            cvZero( sum_probs );
-
-            // alpha_ik = exp( S_ik ) / sum_j exp( S_ij ),
-            // log_likelihood = sum_i log (sum_j exp(S_ij))
-            for( i = 0, _log_likelihood = likelihood_bias; i < nsamples; i++ )
-            {
-                double* pp = (double*)(probs->data.ptr + probs->step*i), sum = 0;
-                for( j = 0; j < nclusters; j++ )
-                    sum += pp[j];
-                sum = 1./MAX( sum, DBL_EPSILON );
-                for( j = 0; j < nclusters; j++ )
-                {
-                    double p = pp[j] *= sum;
-                    sp_data[j] += p;
-                }
-                _log_likelihood -= log( sum );
-            }
-
-            // check termination criteria
-            if( fabs( (_log_likelihood - prev_log_likelihood) / prev_log_likelihood ) < params.term_crit.epsilon )
-                break;
-            prev_log_likelihood = _log_likelihood;
-        }
-
-        // m-step: update means_k, covs_k and weights_k from probs_ik
-        cvGEMM( probs, samples, 1, 0, 0, means, CV_GEMM_A_T );
-
-        for( k = 0; k < nclusters; k++ )
-        {
-            double sum = sp_data[k], inv_sum = 1./sum;
-            CvMat* cov = covs[k], _mean, _sample;
-            
-            w = cvGetRow( cov_eigen_values, &whdr, k );
-            w_data = w->data.db;
-            cvGetRow( means, &_mean, k );
-            cvGetRow( samples, &_sample, k );
-
-            // update weights_k
-            weights->data.db[k] = sum;
-            
-            // update means_k
-            cvScale( &_mean, &_mean, inv_sum );
-
-            // compute covs_k
-            cvZero( cov );
-            cvZero( w );
-
-            for( i = 0; i < nsamples; i++ )
-            {
-                double p = probs->data.db[i*nclusters + k]*inv_sum;
-                _sample.data.db = (double*)(samples->data.ptr + samples->step*i);
-
-                if( is_general )
-                {
-                    cvMulTransposed( &_sample, covs_item, 1, &_mean );
-                    cvScaleAdd( covs_item, cvRealScalar(p), cov, cov );
-                }
-                else
-                    for( j = 0; j < dims; j++ )
-                    {
-                        double val = _sample.data.db[j] - _mean.data.db[j];
-                        w_data[is_spherical ? 0 : j] += p*val*val;
-                    }
-            }
-            
-            if( is_spherical )
-            {
-                d = w_data[0]/(double)dims;
-                d = MAX( d, min_variation );
-                w->data.db[0] = d;
-                log_det->data.db[k] = d;
-            }
-            else
-            {
-                if( is_general )
-                    cvSVD( cov, w, cov_rotate_mats[k], 0, CV_SVD_U_T );
-                cvMaxS( w, min_variation, w );
-                for( j = 0, det = 1.; j < dims; j++ )
-                    det *= w_data[j];
-                log_det->data.db[k] = det;
-            }
-        }
-
-        cvConvertScale( weights, weights, 1./(double)nsamples, 0 );
-        cvMaxS( weights, DBL_MIN, weights );
-
-        cvLog( log_det, log_det );
-        if( is_spherical )
-            cvScale( log_det, log_det, dims );
-    } // end of iteration process
-
-    //log_weight_div_det[k] = -2*log(weights_k/det(Sigma_k))^0.5) = -2*log(weights_k) + log(det(Sigma_k)))
-    if( log_weight_div_det )
-    {
-        cvScale( log_weights, log_weight_div_det, -2 );
-        cvAdd( log_weight_div_det, log_det, log_weight_div_det );
-    }
-    
-    /* Now finalize all the covariation matrices:
-    1) if <cov_mat_type> == COV_MAT_DIAGONAL we used array of <w> as diagonals.
-       Now w[k] should be copied back to the diagonals of covs[k];
-    2) if <cov_mat_type> == COV_MAT_SPHERICAL we used the 0-th element of w[k]
-       as an average variation in each cluster. The value of the 0-th element of w[k]
-       should be copied to the all of the diagonal elements of covs[k]. */
-    if( is_spherical )
-    {
-        for( k = 0; k < nclusters; k++ )
-            cvSetIdentity( covs[k], cvScalar(cov_eigen_values->data.db[k]));
-    }
-    else if( is_diagonal )
-    {
-        for( k = 0; k < nclusters; k++ )
-            cvTranspose( cvGetRow( cov_eigen_values, &whdr, k ),
-                         cvGetDiag( covs[k], &diag ));
-    }
-    cvDiv( 0, cov_eigen_values, inv_eigen_values );
-
-    log_likelihood = _log_likelihood;
-
-    __END__;
-
-    cvReleaseMat( &log_det );
-    cvReleaseMat( &log_weights );
-    cvReleaseMat( &covs_item );
-    cvReleaseMat( &centered_sample );
-    cvReleaseMat( &cov_eigen_values );
-    cvReleaseMat( &samples );
-    cvReleaseMat( &sum_probs );
-
-    return log_likelihood;
-}
-
-
-int CvEM::get_nclusters() const
-{
-    return params.nclusters;
-}
-
-const CvMat* CvEM::get_means() const
-{
-    return means;
-}
-
-const CvMat** CvEM::get_covs() const
-{
-    return (const CvMat**)covs;
-}
-
-const CvMat* CvEM::get_weights() const
-{
-    return weights;
-}
-
-const CvMat* CvEM::get_probs() const
-{
-    return probs;
-}
-
-/* End of file. */