git.maemo.org Git - opencv/blob - samples/c/kalman.c

   1 /*
   2    Tracking of rotating point.
   3    Rotation speed is constant.
   4    Both state and measurements vectors are 1D (a point angle),
   5    Measurement is the real point angle + gaussian noise.
   6    The real and the estimated points are connected with yellow line segment,
   7    the real and the measured points are connected with red line segment.
   8    (if Kalman filter works correctly,
   9     the yellow segment should be shorter than the red one).
  10    Pressing any key (except ESC) will reset the tracking with a different speed.
  11    Pressing ESC will stop the program.
  12 */
  13
  14 #ifdef _CH_
  15 #pragma package <opencv>
  16 #endif
  17
  18 #ifndef _EiC
  19 #include "cv.h"
  20 #include "highgui.h"
  21 #include <math.h>
  22 #endif
  23
  24 int main(int argc, char** argv)
  25 {
  26     const float A[] = { 1, 1, 0, 1 };
  27
  28     IplImage* img = cvCreateImage( cvSize(500,500), 8, 3 );
  29     CvKalman* kalman = cvCreateKalman( 2, 1, 0 );
  30     CvMat* state = cvCreateMat( 2, 1, CV_32FC1 ); /* (phi, delta_phi) */
  31     CvMat* process_noise = cvCreateMat( 2, 1, CV_32FC1 );
  32     CvMat* measurement = cvCreateMat( 1, 1, CV_32FC1 );
  33     CvRNG rng = cvRNG(-1);
  34     char code = -1;
  35
  36     cvZero( measurement );
  37     cvNamedWindow( "Kalman", 1 );
  38
  39     for(;;)
  40     {
  41         cvRandArr( &rng, state, CV_RAND_NORMAL, cvRealScalar(0), cvRealScalar(0.1) );
  42
  43         memcpy( kalman->transition_matrix->data.fl, A, sizeof(A));
  44         cvSetIdentity( kalman->measurement_matrix, cvRealScalar(1) );
  45         cvSetIdentity( kalman->process_noise_cov, cvRealScalar(1e-5) );
  46         cvSetIdentity( kalman->measurement_noise_cov, cvRealScalar(1e-1) );
  47         cvSetIdentity( kalman->error_cov_post, cvRealScalar(1));
  48         cvRandArr( &rng, kalman->state_post, CV_RAND_NORMAL, cvRealScalar(0), cvRealScalar(0.1) );
  49
  50         for(;;)
  51         {
  52             #define calc_point(angle)                                      \
  53                 cvPoint( cvRound(img->width/2 + img->width/3*cos(angle)),  \
  54                          cvRound(img->height/2 - img->width/3*sin(angle)))
  55
  56             float state_angle = state->data.fl[0];
  57             CvPoint state_pt = calc_point(state_angle);
  58
  59             const CvMat* prediction = cvKalmanPredict( kalman, 0 );
  60             float predict_angle = prediction->data.fl[0];
  61             CvPoint predict_pt = calc_point(predict_angle);
  62             float measurement_angle;
  63             CvPoint measurement_pt;
  64
  65             cvRandArr( &rng, measurement, CV_RAND_NORMAL, cvRealScalar(0),
  66                        cvRealScalar(sqrt(kalman->measurement_noise_cov->data.fl[0])) );
  67
  68             /* generate measurement */
  69             cvMatMulAdd( kalman->measurement_matrix, state, measurement, measurement );
  70
  71             measurement_angle = measurement->data.fl[0];
  72             measurement_pt = calc_point(measurement_angle);
  73
  74             /* plot points */
  75             #define draw_cross( center, color, d )                                 \
  76                 cvLine( img, cvPoint( center.x - d, center.y - d ),                \
  77                              cvPoint( center.x + d, center.y + d ), color, 1, CV_AA, 0); \
  78                 cvLine( img, cvPoint( center.x + d, center.y - d ),                \
  79                              cvPoint( center.x - d, center.y + d ), color, 1, CV_AA, 0 )
  80
  81             cvZero( img );
  82             draw_cross( state_pt, CV_RGB(255,255,255), 3 );
  83             draw_cross( measurement_pt, CV_RGB(255,0,0), 3 );
  84             draw_cross( predict_pt, CV_RGB(0,255,0), 3 );
  85             cvLine( img, state_pt, measurement_pt, CV_RGB(255,0,0), 3, CV_AA, 0 );
  86             cvLine( img, state_pt, predict_pt, CV_RGB(255,255,0), 3, CV_AA, 0 );
  87
  88             cvKalmanCorrect( kalman, measurement );
  89
  90             cvRandArr( &rng, process_noise, CV_RAND_NORMAL, cvRealScalar(0),
  91                        cvRealScalar(sqrt(kalman->process_noise_cov->data.fl[0])));
  92             cvMatMulAdd( kalman->transition_matrix, state, process_noise, state );
  93
  94             cvShowImage( "Kalman", img );
  95             code = (char) cvWaitKey( 100 );
  96
  97             if( code > 0 )
  98                 break;
  99         }
 100         if( code == 27 || code == 'q' || code == 'Q' )
 101             break;
 102     }
 103
 104     cvDestroyWindow("Kalman");
 105
 106     return 0;
 107 }
 108
 109 #ifdef _EiC
 110 main(1, "kalman.c");
 111 #endif