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[opencv] / src / cvaux / vs / blobtrackpostprockalman.cpp
diff --git a/src/cvaux/vs/blobtrackpostprockalman.cpp b/src/cvaux/vs/blobtrackpostprockalman.cpp
new file mode 100644 (file)
index 0000000..225c25c
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,327 @@
+/*M///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//
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+//
+//M*/
+
+#include "_cvaux.h"
+
+/*======================= KALMAN FILTER =========================*/
+/* State vector is (x,y,w,h,dx,dy,dw,dh). */
+/* Measurement is (x,y,w,h). */
+
+/* Dynamic matrix A: */
+const float A8[] = { 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0,
+                     0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0,
+                     0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0,
+                     0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1,
+                     0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0,
+                     0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,
+                     0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0,
+                     0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1};
+
+/* Measurement matrix H: */
+const float H8[] = { 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
+                     0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
+                     0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0,
+                     0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0};
+
+/* Matrices for zero size velocity: */
+/* Dinamic matrix A: */
+const float A6[] = { 1, 0, 0, 0, 1, 0,
+                     0, 1, 0, 0, 0, 1,
+                     0, 0, 1, 0, 0, 0,
+                     0, 0, 0, 1, 0, 0,
+                     0, 0, 0, 0, 1, 0,
+                     0, 0, 0, 0, 0, 1};
+
+/* Measurement matrix H: */
+const float H6[] = { 1, 0, 0, 0, 0, 0,
+                     0, 1, 0, 0, 0, 0,
+                     0, 0, 1, 0, 0, 0,
+                     0, 0, 0, 1, 0, 0};
+
+#define STATE_NUM 6
+#define A A6
+#define H H6
+
+class CvBlobTrackPostProcKalman:public CvBlobTrackPostProcOne
+{
+
+private:
+    CvBlob      m_Blob;
+    CvKalman*   m_pKalman;
+    int         m_Frame;
+    float       m_ModelNoise;
+    float       m_DataNoisePos;
+    float       m_DataNoiseSize;
+
+public:
+    CvBlobTrackPostProcKalman();
+   ~CvBlobTrackPostProcKalman();
+    CvBlob* Process(CvBlob* pBlob);
+    void Release();
+    virtual void ParamUpdate();
+}; /* class CvBlobTrackPostProcKalman */
+
+
+CvBlobTrackPostProcKalman::CvBlobTrackPostProcKalman()
+{
+    m_ModelNoise = 1e-6f;
+    m_DataNoisePos = 1e-6f;
+    m_DataNoiseSize = 1e-1f;
+
+    #if STATE_NUM>6
+        m_DataNoiseSize *= (float)pow(20.,2.);
+    #else
+        m_DataNoiseSize /= (float)pow(20.,2.);
+    #endif
+
+    AddParam("ModelNoise",&m_ModelNoise);
+    AddParam("DataNoisePos",&m_DataNoisePos);
+    AddParam("DataNoiseSize",&m_DataNoiseSize);
+
+    m_Frame = 0;
+    m_pKalman = cvCreateKalman(STATE_NUM,4);
+    memcpy( m_pKalman->transition_matrix->data.fl, A, sizeof(A));
+    memcpy( m_pKalman->measurement_matrix->data.fl, H, sizeof(H));
+
+    cvSetIdentity( m_pKalman->process_noise_cov, cvRealScalar(m_ModelNoise) );
+    cvSetIdentity( m_pKalman->measurement_noise_cov, cvRealScalar(m_DataNoisePos) );
+    CV_MAT_ELEM(*m_pKalman->measurement_noise_cov, float, 2,2) = m_DataNoiseSize;
+    CV_MAT_ELEM(*m_pKalman->measurement_noise_cov, float, 3,3) = m_DataNoiseSize;
+    cvSetIdentity( m_pKalman->error_cov_post, cvRealScalar(1));
+    cvZero(m_pKalman->state_post);
+    cvZero(m_pKalman->state_pre);
+
+    SetModuleName("Kalman");
+}
+
+CvBlobTrackPostProcKalman::~CvBlobTrackPostProcKalman()
+{
+    cvReleaseKalman(&m_pKalman);
+}
+
+void CvBlobTrackPostProcKalman::ParamUpdate()
+{
+    cvSetIdentity( m_pKalman->process_noise_cov, cvRealScalar(m_ModelNoise) );
+    cvSetIdentity( m_pKalman->measurement_noise_cov, cvRealScalar(m_DataNoisePos) );
+    CV_MAT_ELEM(*m_pKalman->measurement_noise_cov, float, 2,2) = m_DataNoiseSize;
+    CV_MAT_ELEM(*m_pKalman->measurement_noise_cov, float, 3,3) = m_DataNoiseSize;
+}
+
+CvBlob* CvBlobTrackPostProcKalman::Process(CvBlob* pBlob)
+{
+    CvBlob* pBlobRes = &m_Blob;
+    float   Z[4];
+    CvMat   Zmat = cvMat(4,1,CV_32F,Z);
+    m_Blob = pBlob[0];
+
+    if(m_Frame < 2)
+    {   /* First call: */
+        m_pKalman->state_post->data.fl[0+4] = CV_BLOB_X(pBlob)-m_pKalman->state_post->data.fl[0];
+        m_pKalman->state_post->data.fl[1+4] = CV_BLOB_Y(pBlob)-m_pKalman->state_post->data.fl[1];
+        if(m_pKalman->DP>6)
+        {
+            m_pKalman->state_post->data.fl[2+4] = CV_BLOB_WX(pBlob)-m_pKalman->state_post->data.fl[2];
+            m_pKalman->state_post->data.fl[3+4] = CV_BLOB_WY(pBlob)-m_pKalman->state_post->data.fl[3];
+        }
+        m_pKalman->state_post->data.fl[0] = CV_BLOB_X(pBlob);
+        m_pKalman->state_post->data.fl[1] = CV_BLOB_Y(pBlob);
+        m_pKalman->state_post->data.fl[2] = CV_BLOB_WX(pBlob);
+        m_pKalman->state_post->data.fl[3] = CV_BLOB_WY(pBlob);
+    }
+    else
+    {   /* Nonfirst call: */
+        cvKalmanPredict(m_pKalman,0);
+        Z[0] = CV_BLOB_X(pBlob);
+        Z[1] = CV_BLOB_Y(pBlob);
+        Z[2] = CV_BLOB_WX(pBlob);
+        Z[3] = CV_BLOB_WY(pBlob);
+        cvKalmanCorrect(m_pKalman,&Zmat);
+        cvMatMulAdd(m_pKalman->measurement_matrix, m_pKalman->state_post, NULL, &Zmat);
+        CV_BLOB_X(pBlobRes) = Z[0];
+        CV_BLOB_Y(pBlobRes) = Z[1];
+//        CV_BLOB_WX(pBlobRes) = Z[2];
+//        CV_BLOB_WY(pBlobRes) = Z[3];
+    }
+    m_Frame++;
+    return pBlobRes;
+}
+
+void CvBlobTrackPostProcKalman::Release()
+{
+    delete this;
+}
+
+CvBlobTrackPostProcOne* cvCreateModuleBlobTrackPostProcKalmanOne()
+{
+    return (CvBlobTrackPostProcOne*) new CvBlobTrackPostProcKalman;
+}
+
+CvBlobTrackPostProc* cvCreateModuleBlobTrackPostProcKalman()
+{
+    return cvCreateBlobTrackPostProcList(cvCreateModuleBlobTrackPostProcKalmanOne);
+}
+/*======================= KALMAN FILTER =========================*/
+
+
+
+/*======================= KALMAN PREDICTOR =========================*/
+class CvBlobTrackPredictKalman:public CvBlobTrackPredictor
+{
+
+private:
+    CvBlob      m_BlobPredict;
+    CvKalman*   m_pKalman;
+    int         m_Frame;
+    float       m_ModelNoise;
+    float       m_DataNoisePos;
+    float       m_DataNoiseSize;
+
+public:
+    CvBlobTrackPredictKalman();
+    ~CvBlobTrackPredictKalman();
+    CvBlob* Predict();
+    void Update(CvBlob* pBlob);
+    virtual void ParamUpdate();
+    void Release()
+    {
+        delete this;
+    }
+};  /* class CvBlobTrackPredictKalman */
+
+
+void CvBlobTrackPredictKalman::ParamUpdate()
+{
+    cvSetIdentity( m_pKalman->process_noise_cov, cvRealScalar(m_ModelNoise) );
+    cvSetIdentity( m_pKalman->measurement_noise_cov, cvRealScalar(m_DataNoisePos) );
+    CV_MAT_ELEM(*m_pKalman->measurement_noise_cov, float, 2,2) = m_DataNoiseSize;
+    CV_MAT_ELEM(*m_pKalman->measurement_noise_cov, float, 3,3) = m_DataNoiseSize;
+}
+
+CvBlobTrackPredictKalman::CvBlobTrackPredictKalman()
+{
+    m_ModelNoise = 1e-6f;
+    m_DataNoisePos = 1e-6f;
+    m_DataNoiseSize = 1e-1f;
+
+    #if STATE_NUM>6
+        m_DataNoiseSize *= (float)pow(20.,2.);
+    #else
+        m_DataNoiseSize /= (float)pow(20.,2.);
+    #endif
+
+    AddParam("ModelNoise",&m_ModelNoise);
+    AddParam("DataNoisePos",&m_DataNoisePos);
+    AddParam("DataNoiseSize",&m_DataNoiseSize);
+
+    m_Frame = 0;
+    m_pKalman = cvCreateKalman(STATE_NUM,4);
+    memcpy( m_pKalman->transition_matrix->data.fl, A, sizeof(A));
+    memcpy( m_pKalman->measurement_matrix->data.fl, H, sizeof(H));
+
+    cvSetIdentity( m_pKalman->process_noise_cov, cvRealScalar(m_ModelNoise) );
+    cvSetIdentity( m_pKalman->measurement_noise_cov, cvRealScalar(m_DataNoisePos) );
+    CV_MAT_ELEM(*m_pKalman->measurement_noise_cov, float, 2,2) = m_DataNoiseSize;
+    CV_MAT_ELEM(*m_pKalman->measurement_noise_cov, float, 3,3) = m_DataNoiseSize;
+    cvSetIdentity( m_pKalman->error_cov_post, cvRealScalar(1));
+    cvZero(m_pKalman->state_post);
+    cvZero(m_pKalman->state_pre);
+
+    SetModuleName("Kalman");
+}
+
+CvBlobTrackPredictKalman::~CvBlobTrackPredictKalman()
+{
+    cvReleaseKalman(&m_pKalman);
+}
+
+CvBlob* CvBlobTrackPredictKalman::Predict()
+{
+    if(m_Frame >= 2)
+    {
+        cvKalmanPredict(m_pKalman,0);
+        m_BlobPredict.x = m_pKalman->state_pre->data.fl[0];
+        m_BlobPredict.y = m_pKalman->state_pre->data.fl[1];
+        m_BlobPredict.w = m_pKalman->state_pre->data.fl[2];
+        m_BlobPredict.h = m_pKalman->state_pre->data.fl[3];
+    }
+    return &m_BlobPredict;
+}
+
+void CvBlobTrackPredictKalman::Update(CvBlob* pBlob)
+{
+    float   Z[4];
+    CvMat   Zmat = cvMat(4,1,CV_32F,Z);
+    m_BlobPredict = pBlob[0];
+
+    if(m_Frame < 2)
+    {   /* First call: */
+        m_pKalman->state_post->data.fl[0+4] = CV_BLOB_X(pBlob)-m_pKalman->state_post->data.fl[0];
+        m_pKalman->state_post->data.fl[1+4] = CV_BLOB_Y(pBlob)-m_pKalman->state_post->data.fl[1];
+        if(m_pKalman->DP>6)
+        {
+            m_pKalman->state_post->data.fl[2+4] = CV_BLOB_WX(pBlob)-m_pKalman->state_post->data.fl[2];
+            m_pKalman->state_post->data.fl[3+4] = CV_BLOB_WY(pBlob)-m_pKalman->state_post->data.fl[3];
+        }
+        m_pKalman->state_post->data.fl[0] = CV_BLOB_X(pBlob);
+        m_pKalman->state_post->data.fl[1] = CV_BLOB_Y(pBlob);
+        m_pKalman->state_post->data.fl[2] = CV_BLOB_WX(pBlob);
+        m_pKalman->state_post->data.fl[3] = CV_BLOB_WY(pBlob);
+    }
+    else
+    {   /* Nonfirst call: */
+        Z[0] = CV_BLOB_X(pBlob);
+        Z[1] = CV_BLOB_Y(pBlob);
+        Z[2] = CV_BLOB_WX(pBlob);
+        Z[3] = CV_BLOB_WY(pBlob);
+        cvKalmanCorrect(m_pKalman,&Zmat);
+    }
+
+    cvKalmanPredict(m_pKalman,0);
+
+    m_Frame++;
+
+}   /* Update. */
+
+CvBlobTrackPredictor* cvCreateModuleBlobTrackPredictKalman()
+{
+    return (CvBlobTrackPredictor*) new CvBlobTrackPredictKalman;
+}
+/*======================= KALMAN PREDICTOR =========================*/
+