Update to 2.0.0 tree from current Fremantle build
[opencv] / src / cv / cvcamshift.cpp
diff --git a/src/cv/cvcamshift.cpp b/src/cv/cvcamshift.cpp
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1ddaa26
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,325 @@
+/*M///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//
+//  IMPORTANT: READ BEFORE DOWNLOADING, COPYING, INSTALLING OR USING.
+//
+//  By downloading, copying, installing or using the software you agree to this license.
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+// the use of this software, even if advised of the possibility of such damage.
+//
+//M*/
+#include "_cv.h"
+
+
+/*F///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//    Name:    cvMeanShift
+//    Purpose: MeanShift algorithm
+//    Context:
+//    Parameters:
+//      imgProb     - 2D object probability distribution
+//      windowIn    - CvRect of CAMSHIFT Window intial size
+//      numIters    - If CAMSHIFT iterates this many times, stop
+//      windowOut   - Location, height and width of converged CAMSHIFT window
+//      len         - If != NULL, return equivalent len
+//      width       - If != NULL, return equivalent width
+//      itersUsed   - Returns number of iterations CAMSHIFT took to converge
+//    Returns:
+//      The function itself returns the area found
+//    Notes:
+//F*/
+CV_IMPL int
+cvMeanShift( const void* imgProb, CvRect windowIn,
+             CvTermCriteria criteria, CvConnectedComp* comp )
+{
+    CvMoments moments;
+    int    i = 0, eps;
+    CvMat  stub, *mat = (CvMat*)imgProb;
+    CvMat  cur_win;
+    CvRect cur_rect = windowIn;
+
+    CV_FUNCNAME( "cvMeanShift" );
+
+    if( comp )
+        comp->rect = windowIn;
+
+    moments.m00 = moments.m10 = moments.m01 = 0;
+
+    __BEGIN__;
+
+    CV_CALL( mat = cvGetMat( mat, &stub ));
+
+    if( CV_MAT_CN( mat->type ) > 1 )
+        CV_ERROR( CV_BadNumChannels, cvUnsupportedFormat );
+
+    if( windowIn.height <= 0 || windowIn.width <= 0 )
+        CV_ERROR( CV_StsBadArg, "Input window has non-positive sizes" );
+
+    if( windowIn.x < 0 || windowIn.x + windowIn.width > mat->cols ||
+        windowIn.y < 0 || windowIn.y + windowIn.height > mat->rows )
+        CV_ERROR( CV_StsBadArg, "Initial window is not inside the image ROI" );
+
+    CV_CALL( criteria = cvCheckTermCriteria( criteria, 1., 100 ));
+
+    eps = cvRound( criteria.epsilon * criteria.epsilon );
+
+    for( i = 0; i < criteria.max_iter; i++ )
+    {
+        int dx, dy, nx, ny;
+        double inv_m00;
+
+        CV_CALL( cvGetSubRect( mat, &cur_win, cur_rect )); 
+        CV_CALL( cvMoments( &cur_win, &moments ));
+
+        /* Calculating center of mass */
+        if( fabs(moments.m00) < DBL_EPSILON )
+            break;
+
+        inv_m00 = moments.inv_sqrt_m00*moments.inv_sqrt_m00;
+        dx = cvRound( moments.m10 * inv_m00 - windowIn.width*0.5 );
+        dy = cvRound( moments.m01 * inv_m00 - windowIn.height*0.5 );
+
+        nx = cur_rect.x + dx;
+        ny = cur_rect.y + dy;
+
+        if( nx < 0 )
+            nx = 0;
+        else if( nx + cur_rect.width > mat->cols )
+            nx = mat->cols - cur_rect.width;
+
+        if( ny < 0 )
+            ny = 0;
+        else if( ny + cur_rect.height > mat->rows )
+            ny = mat->rows - cur_rect.height;
+
+        dx = nx - cur_rect.x;
+        dy = ny - cur_rect.y;
+        cur_rect.x = nx;
+        cur_rect.y = ny;
+
+        /* Check for coverage centers mass & window */
+        if( dx*dx + dy*dy < eps )
+            break;
+    }
+
+    __END__;
+
+    if( comp )
+    {
+        comp->rect = cur_rect;
+        comp->area = (float)moments.m00;
+    }
+
+    return i;
+}
+
+
+/*F///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//    Name:    cvCamShift
+//    Purpose: CAMSHIFT algorithm
+//    Context:
+//    Parameters:
+//      imgProb     - 2D object probability distribution
+//      windowIn    - CvRect of CAMSHIFT Window intial size
+//      criteria    - criteria of stop finding window
+//      windowOut   - Location, height and width of converged CAMSHIFT window
+//      orientation - If != NULL, return distribution orientation
+//      len         - If != NULL, return equivalent len
+//      width       - If != NULL, return equivalent width
+//      area        - sum of all elements in result window
+//      itersUsed   - Returns number of iterations CAMSHIFT took to converge
+//    Returns:
+//      The function itself returns the area found
+//    Notes:
+//F*/
+CV_IMPL int
+cvCamShift( const void* imgProb, CvRect windowIn,
+            CvTermCriteria criteria,
+            CvConnectedComp* _comp,
+            CvBox2D* box )
+{
+    const int TOLERANCE = 10;
+    CvMoments moments;
+    double m00 = 0, m10, m01, mu20, mu11, mu02, inv_m00;
+    double a, b, c, xc, yc;
+    double rotate_a, rotate_c;
+    double theta = 0, square;
+    double cs, sn;
+    double length = 0, width = 0;
+    int itersUsed = 0;
+    CvConnectedComp comp;
+    CvMat  cur_win, stub, *mat = (CvMat*)imgProb;
+
+    CV_FUNCNAME( "cvCamShift" );
+
+    comp.rect = windowIn;
+
+    __BEGIN__;
+
+    CV_CALL( mat = cvGetMat( mat, &stub ));
+
+    CV_CALL( itersUsed = cvMeanShift( mat, windowIn, criteria, &comp ));
+    windowIn = comp.rect;
+
+    windowIn.x -= TOLERANCE;
+    if( windowIn.x < 0 )
+        windowIn.x = 0;
+
+    windowIn.y -= TOLERANCE;
+    if( windowIn.y < 0 )
+        windowIn.y = 0;
+
+    windowIn.width += 2 * TOLERANCE;
+    if( windowIn.x + windowIn.width > mat->width )
+        windowIn.width = mat->width - windowIn.x;
+
+    windowIn.height += 2 * TOLERANCE;
+    if( windowIn.y + windowIn.height > mat->height )
+        windowIn.height = mat->height - windowIn.y;
+
+    CV_CALL( cvGetSubRect( mat, &cur_win, windowIn ));
+
+    /* Calculating moments in new center mass */
+    CV_CALL( cvMoments( &cur_win, &moments ));
+
+    m00 = moments.m00;
+    m10 = moments.m10;
+    m01 = moments.m01;
+    mu11 = moments.mu11;
+    mu20 = moments.mu20;
+    mu02 = moments.mu02;
+
+    if( fabs(m00) < DBL_EPSILON )
+        EXIT;
+
+    inv_m00 = 1. / m00;
+    xc = cvRound( m10 * inv_m00 + windowIn.x );
+    yc = cvRound( m01 * inv_m00 + windowIn.y );
+    a = mu20 * inv_m00;
+    b = mu11 * inv_m00;
+    c = mu02 * inv_m00;
+
+    /* Calculating width & height */
+    square = sqrt( 4 * b * b + (a - c) * (a - c) );
+
+    /* Calculating orientation */
+    theta = atan2( 2 * b, a - c + square );
+
+    /* Calculating width & length of figure */
+    cs = cos( theta );
+    sn = sin( theta );
+
+    rotate_a = cs * cs * mu20 + 2 * cs * sn * mu11 + sn * sn * mu02;
+    rotate_c = sn * sn * mu20 - 2 * cs * sn * mu11 + cs * cs * mu02;
+    length = sqrt( rotate_a * inv_m00 ) * 4;
+    width = sqrt( rotate_c * inv_m00 ) * 4;
+
+    /* In case, when tetta is 0 or 1.57... the Length & Width may be exchanged */
+    if( length < width )
+    {
+        double t;
+        
+        CV_SWAP( length, width, t );
+        CV_SWAP( cs, sn, t );
+        theta = CV_PI*0.5 - theta;
+    }
+
+    /* Saving results */
+    if( _comp || box )
+    {
+        int t0, t1;
+        int _xc = cvRound( xc );
+        int _yc = cvRound( yc );
+
+        t0 = cvRound( fabs( length * cs ));
+        t1 = cvRound( fabs( width * sn ));
+
+        t0 = MAX( t0, t1 ) + 2;
+        comp.rect.width = MIN( t0, (mat->width - _xc) * 2 );
+
+        t0 = cvRound( fabs( length * sn ));
+        t1 = cvRound( fabs( width * cs ));
+
+        t0 = MAX( t0, t1 ) + 2;
+        comp.rect.height = MIN( t0, (mat->height - _yc) * 2 );
+
+        comp.rect.x = MAX( 0, _xc - comp.rect.width / 2 );
+        comp.rect.y = MAX( 0, _yc - comp.rect.height / 2 );
+
+        comp.rect.width = MIN( mat->width - comp.rect.x, comp.rect.width );
+        comp.rect.height = MIN( mat->height - comp.rect.y, comp.rect.height );
+        comp.area = (float) m00;
+    }
+
+    __END__;
+
+    if( _comp )
+        *_comp = comp;
+    
+    if( box )
+    {
+        box->size.height = (float)length;
+        box->size.width = (float)width;
+        box->angle = (float)(theta*180./CV_PI);
+        box->center = cvPoint2D32f( comp.rect.x + comp.rect.width*0.5f,
+                                    comp.rect.y + comp.rect.height*0.5f);
+    }
+
+    return itersUsed;
+}
+
+namespace cv
+{
+
+RotatedRect CamShift( const Mat& probImage, Rect& window,
+                      TermCriteria criteria )
+{
+    CvConnectedComp comp;
+    CvBox2D box;
+    CvMat _probImage = probImage;
+    cvCamShift(&_probImage, window, (CvTermCriteria)criteria, &comp, &box);
+    window = comp.rect;
+    return RotatedRect(Point2f(box.center), Size2f(box.size), box.angle);
+}
+
+int meanShift( const Mat& probImage, Rect& window, TermCriteria criteria )
+{
+    CvConnectedComp comp;
+    CvMat _probImage = probImage;
+    int iters = cvMeanShift(&_probImage, window, (CvTermCriteria)criteria, &comp );
+    window = comp.rect;
+    return iters;
+}
+
+}
+
+/* End of file. */