modules/contrib/src/spinimages.cpp

   1 /*M///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   2 //
   3 //  IMPORTANT: READ BEFORE DOWNLOADING, COPYING, INSTALLING OR USING.
   4 //
   5 //  By downloading, copying, installing or using the software you agree to this license.
   6 //  If you do not agree to this license, do not download, install,
   7 //  copy or use the software.
   8 //
   9 //
  10 //                           License Agreement
  11 //                For Open Source Computer Vision Library
  12 //
  13 // Copyright (C) 2000-2008, Intel Corporation, all rights reserved.
  14 // Copyright (C) 2009, Willow Garage Inc., all rights reserved.
  15 // Third party copyrights are property of their respective owners.
  16 //
  17 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
  18 // are permitted provided that the following conditions are met:
  19 //
  20 //   * Redistribution's of source code must retain the above copyright notice,
  21 //     this list of conditions and the following disclaimer.
  22 //
  23 //   * Redistribution's in binary form must reproduce the above copyright notice,
  24 //     this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
  25 //     and/or other materials provided with the distribution.
  26 //
  27 //   * The name of the copyright holders may not be used to endorse or promote products
  28 //     derived from this software without specific prior written permission.
  29 //
  30 // This software is provided by the copyright holders and contributors "as is" and
  31 // any express or implied warranties, including, but not limited to, the implied
  32 // warranties of merchantability and fitness for a particular purpose are disclaimed.
  33 // In no event shall the Intel Corporation or contributors be liable for any direct,
  34 // indirect, incidental, special, exemplary, or consequential damages
  35 // (including, but not limited to, procurement of substitute goods or services;
  36 // loss of use, data, or profits; or business interruption) however caused
  37 // and on any theory of liability, whether in contract, strict liability,
  38 // or tort (including negligence or otherwise) arising in any way out of
  39 // the use of this software, even if advised of the possibility of such damage.
  40 //
  41 //M*/
  42
  43 #include "precomp.hpp"
  44 #include <algorithm>
  45 #include <cmath>
  46 #include <functional>
  47 #include <fstream>
  48 #include <limits>
  49 #include <set>
  50
  51 using namespace cv;
  52
  53 /********************************* local utility *********************************/
  54
  55 namespace
  56 {
  57     const static Scalar colors[] =
  58     {
  59         Scalar(255,   0,   0),
  60         Scalar(  0, 255,   0),
  61         Scalar(  0,   0, 255),
  62         Scalar(255, 255,   0),
  63         Scalar(255,   0, 255),
  64         Scalar(  0, 255, 255),
  65         Scalar(255, 127, 127),
  66         Scalar(127, 127, 255),
  67         Scalar(127, 255, 127),
  68         Scalar(255, 255, 127),
  69         Scalar(127, 255, 255),
  70         Scalar(255, 127, 255),
  71         Scalar(127,   0,   0),
  72         Scalar(  0, 127,   0),
  73         Scalar(  0,   0, 127),
  74         Scalar(127, 127,   0),
  75         Scalar(127,   0, 127),
  76         Scalar(  0, 127, 127)
  77     };
  78     size_t colors_mum = sizeof(colors)/sizeof(colors[0]);
  79
  80 template<class FwIt, class T> inline void _iota(FwIt first, FwIt last, T value)
  81 {
  82     while(first != last) *first++ = value++;
  83 }
  84
  85 void computeNormals( const Octree& Octree, const std::vector<Point3f>& centers, std::vector<Point3f>& normals,
  86                     std::vector<uchar>& mask, float normalRadius, int minNeighbors = 20)
  87 {
  88     size_t normals_size = centers.size();
  89     normals.resize(normals_size);
  90
  91     if (mask.size() != normals_size)
  92     {
  93         size_t m = mask.size();
  94         mask.resize(normals_size);
  95         if (normals_size > m)
  96             for(; m < normals_size; ++m)
  97                 mask[m] = 1;
  98     }
  99
 100     std::vector<Point3f> buffer;
 101     buffer.reserve(128);
 102     SVD svd;
 103
 104     const static Point3f zero(0.f, 0.f, 0.f);
 105
 106     for(size_t n = 0; n < normals_size; ++n)
 107     {
 108         if (mask[n] == 0)
 109             continue;
 110
 111         const Point3f& center = centers[n];
 112         Octree.getPointsWithinSphere(center, normalRadius, buffer);
 113
 114         int buf_size = (int)buffer.size();
 115         if (buf_size < minNeighbors)
 116         {
 117             normals[n] = Mesh3D::allzero;
 118             mask[n] = 0;
 119             continue;
 120         }
 121
 122         //find the mean point for normalization
 123         Point3f mean(Mesh3D::allzero);
 124         for(int i = 0; i < buf_size; ++i)
 125             mean += buffer[i];
 126
 127         mean.x /= buf_size;
 128         mean.y /= buf_size;
 129         mean.z /= buf_size;
 130
 131         double pxpx = 0;
 132         double pypy = 0;
 133         double pzpz = 0;
 134
 135         double pxpy = 0;
 136         double pxpz = 0;
 137         double pypz = 0;
 138
 139         for(int i = 0; i < buf_size; ++i)
 140         {
 141             const Point3f& p = buffer[i];
 142
 143             pxpx += (p.x - mean.x) * (p.x - mean.x);
 144             pypy += (p.y - mean.y) * (p.y - mean.y);
 145             pzpz += (p.z - mean.z) * (p.z - mean.z);
 146
 147             pxpy += (p.x - mean.x) * (p.y - mean.y);
 148             pxpz += (p.x - mean.x) * (p.z - mean.z);
 149             pypz += (p.y - mean.y) * (p.z - mean.z);
 150         }
 151
 152         //create and populate matrix with normalized nbrs
 153         double M_data[] = { pxpx, pxpy, pxpz, /**/ pxpy, pypy, pypz, /**/ pxpz, pypz, pzpz };
 154         Mat M(3, 3, CV_64F, M_data);
 155
 156         svd(M, SVD::MODIFY_A);
 157
 158         /*normals[n] = Point3f(  (float)((double*)svd.vt.data)[6],
 159                                  (float)((double*)svd.vt.data)[7],
 160                                  (float)((double*)svd.vt.data)[8]  );*/
 161         normals[n] = reinterpret_cast<Point3d*>(svd.vt.data)[2];
 162         mask[n] = 1;
 163     }
 164 }
 165
 166 void initRotationMat(const Point3f& n, float out[9])
 167 {
 168     double pitch = atan2(n.x, n.z);
 169     double pmat[] = { cos(pitch), 0, -sin(pitch) ,
 170                         0      , 1,      0      ,
 171                      sin(pitch), 0,  cos(pitch) };
 172
 173     double roll = atan2((double)n.y, n.x * pmat[3*2+0] + n.z * pmat[3*2+2]);
 174
 175     double rmat[] = { 1,     0,         0,
 176                      0, cos(roll), -sin(roll) ,
 177                      0, sin(roll),  cos(roll) };
 178
 179     for(int i = 0; i < 3; ++i)
 180         for(int j = 0; j < 3; ++j)
 181             out[3*i+j] = (float)(rmat[3*i+0]*pmat[3*0+j] +
 182                 rmat[3*i+1]*pmat[3*1+j] + rmat[3*i+2]*pmat[3*2+j]);
 183 }
 184
 185 void transform(const Point3f& in, float matrix[9], Point3f& out)
 186 {
 187     out.x = in.x * matrix[3*0+0] + in.y * matrix[3*0+1] + in.z * matrix[3*0+2];
 188     out.y = in.x * matrix[3*1+0] + in.y * matrix[3*1+1] + in.z * matrix[3*1+2];
 189     out.z = in.x * matrix[3*2+0] + in.y * matrix[3*2+1] + in.z * matrix[3*2+2];
 190 }
 191
 192 #if CV_SSE2
 193 void convertTransformMatrix(const float* matrix, float* sseMatrix)
 194 {
 195     sseMatrix[0] = matrix[0]; sseMatrix[1] = matrix[3]; sseMatrix[2] = matrix[6]; sseMatrix[3] = 0;
 196     sseMatrix[4] = matrix[1]; sseMatrix[5] = matrix[4]; sseMatrix[6] = matrix[7]; sseMatrix[7] = 0;
 197     sseMatrix[8] = matrix[2]; sseMatrix[9] = matrix[5]; sseMatrix[10] = matrix[8]; sseMatrix[11] = 0;
 198 }
 199
 200 inline __m128 transformSSE(const __m128* matrix, const __m128& in)
 201 {
 202     CV_DbgAssert(((size_t)matrix & 15) == 0);
 203     __m128 a0 = _mm_mul_ps(_mm_load_ps((float*)(matrix+0)), _mm_shuffle_ps(in,in,_MM_SHUFFLE(0,0,0,0)));
 204     __m128 a1 = _mm_mul_ps(_mm_load_ps((float*)(matrix+1)), _mm_shuffle_ps(in,in,_MM_SHUFFLE(1,1,1,1)));
 205     __m128 a2 = _mm_mul_ps(_mm_load_ps((float*)(matrix+2)), _mm_shuffle_ps(in,in,_MM_SHUFFLE(2,2,2,2)));
 206
 207     return _mm_add_ps(_mm_add_ps(a0,a1),a2);
 208 }
 209
 210 inline __m128i _mm_mullo_epi32_emul(const __m128i& a, __m128i& b)
 211 {
 212     __m128i pack = _mm_packs_epi32(a, a);
 213     return _mm_unpacklo_epi16(_mm_mullo_epi16(pack, b), _mm_mulhi_epi16(pack, b));
 214 }
 215
 216 #endif
 217
 218 void computeSpinImages( const Octree& Octree, const std::vector<Point3f>& points, const std::vector<Point3f>& normals,
 219                        std::vector<uchar>& mask, Mat& spinImages, int imageWidth, float binSize)
 220 {
 221     float pixelsPerMeter = 1.f / binSize;
 222     float support = imageWidth * binSize;
 223
 224     CV_Assert(normals.size() == points.size());
 225     CV_Assert(mask.size() == points.size());
 226
 227     size_t points_size = points.size();
 228     mask.resize(points_size);
 229
 230     int height = imageWidth;
 231     int width  = imageWidth;
 232
 233     spinImages.create( (int)points_size, width*height, CV_32F );
 234
 235     int nthreads = getNumThreads();
 236     int i;
 237
 238     std::vector< std::vector<Point3f> > pointsInSpherePool(nthreads);
 239     for(i = 0; i < nthreads; i++)
 240         pointsInSpherePool[i].reserve(2048);
 241
 242     float halfSuppport = support / 2;
 243     float searchRad = support * std::sqrt(5.f) / 2;  //  std::sqrt(sup*sup + (sup/2) * (sup/2) )
 244
 245 #ifdef _OPENMP
 246     #pragma omp parallel for num_threads(nthreads)
 247 #endif
 248     for(i = 0; i < (int)points_size; ++i)
 249     {
 250         if (mask[i] == 0)
 251             continue;
 252
 253         int t = getThreadNum();
 254         std::vector<Point3f>& pointsInSphere = pointsInSpherePool[t];
 255
 256         const Point3f& center = points[i];
 257         Octree.getPointsWithinSphere(center, searchRad, pointsInSphere);
 258
 259         size_t inSphere_size = pointsInSphere.size();
 260         if (inSphere_size == 0)
 261         {
 262             mask[i] = 0;
 263             continue;
 264         }
 265
 266         const Point3f& normal = normals[i];
 267
 268         float rotmat[9];
 269         initRotationMat(normal, rotmat);
 270         Point3f new_center;
 271         transform(center, rotmat, new_center);
 272
 273         Mat spinImage = spinImages.row(i).reshape(1, height);
 274         float* spinImageData = (float*)spinImage.data;
 275         int step = width;
 276         spinImage = Scalar(0.);
 277
 278         float alpha, beta;
 279         size_t j = 0;
 280 #if CV_SSE2
 281         if (inSphere_size > 4 && checkHardwareSupport(CV_CPU_SSE2))
 282         {
 283             __m128 rotmatSSE[3];
 284             convertTransformMatrix(rotmat, (float*)rotmatSSE);
 285
 286             __m128 center_x4 = _mm_set1_ps(new_center.x);
 287             __m128 center_y4 = _mm_set1_ps(new_center.y);
 288             __m128 center_z4 = _mm_set1_ps(new_center.z + halfSuppport);
 289             __m128 ppm4 = _mm_set1_ps(pixelsPerMeter);
 290             __m128i height4m1 = _mm_set1_epi32(spinImage.rows-1);
 291             __m128i width4m1 = _mm_set1_epi32(spinImage.cols-1);
 292             CV_Assert( spinImage.step <= 0xffff );
 293             __m128i step4 = _mm_set1_epi16((short)step);
 294             __m128i zero4 = _mm_setzero_si128();
 295             __m128i one4i = _mm_set1_epi32(1);
 296             __m128 zero4f = _mm_setzero_ps();
 297             __m128 one4f = _mm_set1_ps(1.f);
 298             //__m128 two4f = _mm_set1_ps(2.f);
 299             int CV_DECL_ALIGNED(16) o[4];
 300
 301             for (; j <= inSphere_size - 5; j += 4)
 302             {
 303                 __m128 pt0 = transformSSE(rotmatSSE, _mm_loadu_ps((float*)&pointsInSphere[j+0])); // x0 y0 z0 .
 304                 __m128 pt1 = transformSSE(rotmatSSE, _mm_loadu_ps((float*)&pointsInSphere[j+1])); // x1 y1 z1 .
 305                 __m128 pt2 = transformSSE(rotmatSSE, _mm_loadu_ps((float*)&pointsInSphere[j+2])); // x2 y2 z2 .
 306                 __m128 pt3 = transformSSE(rotmatSSE, _mm_loadu_ps((float*)&pointsInSphere[j+3])); // x3 y3 z3 .
 307
 308                 __m128 z0 = _mm_unpackhi_ps(pt0, pt1); // z0 z1 . .
 309                 __m128 z1 = _mm_unpackhi_ps(pt2, pt3); // z2 z3 . .
 310                 __m128 beta4 = _mm_sub_ps(center_z4, _mm_movelh_ps(z0, z1)); // b0 b1 b2 b3
 311
 312                 __m128 xy0 = _mm_unpacklo_ps(pt0, pt1); // x0 x1 y0 y1
 313                 __m128 xy1 = _mm_unpacklo_ps(pt2, pt3); // x2 x3 y2 y3
 314                 __m128 x4 = _mm_movelh_ps(xy0, xy1); // x0 x1 x2 x3
 315                 __m128 y4 = _mm_movehl_ps(xy1, xy0); // y0 y1 y2 y3
 316
 317                 x4 = _mm_sub_ps(x4, center_x4);
 318                 y4 = _mm_sub_ps(y4, center_y4);
 319                 __m128 alpha4 = _mm_sqrt_ps(_mm_add_ps(_mm_mul_ps(x4,x4),_mm_mul_ps(y4,y4)));
 320
 321                 __m128 n1f4 = _mm_mul_ps( beta4, ppm4);  /* beta4 float */
 322                 __m128 n2f4 = _mm_mul_ps(alpha4, ppm4); /* alpha4 float */
 323
 324                 /* floor */
 325                 __m128i n1 = _mm_sub_epi32(_mm_cvttps_epi32( _mm_add_ps( n1f4, one4f ) ), one4i);
 326                 __m128i n2 = _mm_sub_epi32(_mm_cvttps_epi32( _mm_add_ps( n2f4, one4f ) ), one4i);
 327
 328                 __m128 f1 = _mm_sub_ps( n1f4, _mm_cvtepi32_ps(n1) );  /* { beta4  }  */
 329                 __m128 f2 = _mm_sub_ps( n2f4, _mm_cvtepi32_ps(n2) );  /* { alpha4 }  */
 330
 331                 __m128 f1f2 = _mm_mul_ps(f1, f2);  // f1 * f2
 332                 __m128 omf1omf2 = _mm_add_ps(_mm_sub_ps(_mm_sub_ps(one4f, f2), f1), f1f2); // (1-f1) * (1-f2)
 333
 334                 __m128i _mask = _mm_and_si128(
 335                     _mm_andnot_si128(_mm_cmpgt_epi32(zero4, n1), _mm_cmpgt_epi32(height4m1, n1)),
 336                     _mm_andnot_si128(_mm_cmpgt_epi32(zero4, n2), _mm_cmpgt_epi32(width4m1, n2)));
 337
 338                 __m128 maskf = _mm_cmpneq_ps(_mm_cvtepi32_ps(_mask), zero4f);
 339
 340                 __m128 v00 = _mm_and_ps(        omf1omf2       , maskf); // a00 b00 c00 d00
 341                 __m128 v01 = _mm_and_ps( _mm_sub_ps( f2, f1f2 ), maskf); // a01 b01 c01 d01
 342                 __m128 v10 = _mm_and_ps( _mm_sub_ps( f1, f1f2 ), maskf); // a10 b10 c10 d10
 343                 __m128 v11 = _mm_and_ps(          f1f2         , maskf); // a11 b11 c11 d11
 344
 345                 __m128i ofs4 = _mm_and_si128(_mm_add_epi32(_mm_mullo_epi32_emul(n1, step4), n2), _mask);
 346                 _mm_store_si128((__m128i*)o, ofs4);
 347
 348                 __m128 t0 = _mm_unpacklo_ps(v00, v01); // a00 a01 b00 b01
 349                 __m128 t1 = _mm_unpacklo_ps(v10, v11); // a10 a11 b10 b11
 350                 __m128 u0 = _mm_movelh_ps(t0, t1); // a00 a01 a10 a11
 351                 __m128 u1 = _mm_movehl_ps(t1, t0); // b00 b01 b10 b11
 352
 353                 __m128 x0 = _mm_loadl_pi(u0, (__m64*)(spinImageData+o[0])); // x00 x01
 354                 x0 = _mm_loadh_pi(x0, (__m64*)(spinImageData+o[0]+step));   // x00 x01 x10 x11
 355                 x0 = _mm_add_ps(x0, u0);
 356                 _mm_storel_pi((__m64*)(spinImageData+o[0]), x0);
 357                 _mm_storeh_pi((__m64*)(spinImageData+o[0]+step), x0);
 358
 359                 x0 = _mm_loadl_pi(x0, (__m64*)(spinImageData+o[1]));        // y00 y01
 360                 x0 = _mm_loadh_pi(x0, (__m64*)(spinImageData+o[1]+step));   // y00 y01 y10 y11
 361                 x0 = _mm_add_ps(x0, u1);
 362                 _mm_storel_pi((__m64*)(spinImageData+o[1]), x0);
 363                 _mm_storeh_pi((__m64*)(spinImageData+o[1]+step), x0);
 364
 365                 t0 = _mm_unpackhi_ps(v00, v01); // c00 c01 d00 d01
 366                 t1 = _mm_unpackhi_ps(v10, v11); // c10 c11 d10 d11
 367                 u0 = _mm_movelh_ps(t0, t1); // c00 c01 c10 c11
 368                 u1 = _mm_movehl_ps(t1, t0); // d00 d01 d10 d11
 369
 370                 x0 = _mm_loadl_pi(x0, (__m64*)(spinImageData+o[2]));        // z00 z01
 371                 x0 = _mm_loadh_pi(x0, (__m64*)(spinImageData+o[2]+step));   // z00 z01 z10 z11
 372                 x0 = _mm_add_ps(x0, u0);
 373                 _mm_storel_pi((__m64*)(spinImageData+o[2]), x0);
 374                 _mm_storeh_pi((__m64*)(spinImageData+o[2]+step), x0);
 375
 376                 x0 = _mm_loadl_pi(x0, (__m64*)(spinImageData+o[3]));        // w00 w01
 377                 x0 = _mm_loadh_pi(x0, (__m64*)(spinImageData+o[3]+step));   // w00 w01 w10 w11
 378                 x0 = _mm_add_ps(x0, u1);
 379                 _mm_storel_pi((__m64*)(spinImageData+o[3]), x0);
 380                 _mm_storeh_pi((__m64*)(spinImageData+o[3]+step), x0);
 381             }
 382         }
 383 #endif
 384         for (; j < inSphere_size; ++j)
 385         {
 386             Point3f pt;
 387             transform(pointsInSphere[j], rotmat, pt);
 388
 389             beta = halfSuppport - (pt.z - new_center.z);
 390             if (beta >= support || beta < 0)
 391                 continue;
 392
 393             alpha = std::sqrt( (new_center.x - pt.x) * (new_center.x - pt.x) +
 394                           (new_center.y - pt.y) * (new_center.y - pt.y) );
 395
 396             float n1f = beta  * pixelsPerMeter;
 397             float n2f = alpha * pixelsPerMeter;
 398
 399             int n1 = cvFloor(n1f);
 400             int n2 = cvFloor(n2f);
 401
 402             float f1 = n1f - n1;
 403             float f2 = n2f - n2;
 404
 405             if  ((unsigned)n1 >= (unsigned)(spinImage.rows-1) ||
 406                  (unsigned)n2 >= (unsigned)(spinImage.cols-1))
 407                 continue;
 408
 409             float *cellptr = spinImageData + step * n1 + n2;
 410             float f1f2 = f1*f2;
 411             cellptr[0] += 1 - f1 - f2 + f1f2;
 412             cellptr[1] += f2 - f1f2;
 413             cellptr[step] += f1 - f1f2;
 414             cellptr[step+1] += f1f2;
 415         }
 416         mask[i] = 1;
 417     }
 418 }
 419
 420 }
 421
 422 /********************************* Mesh3D *********************************/
 423
 424 const Point3f cv::Mesh3D::allzero(0.f, 0.f, 0.f);
 425
 426 cv::Mesh3D::Mesh3D() { resolution = -1; }
 427 cv::Mesh3D::Mesh3D(const std::vector<Point3f>& _vtx)
 428 {
 429     resolution = -1;
 430     vtx.resize(_vtx.size());
 431     std::copy(_vtx.begin(), _vtx.end(), vtx.begin());
 432 }
 433 cv::Mesh3D::~Mesh3D() {}
 434
 435 void cv::Mesh3D::buildOctree() { if (octree.getNodes().empty()) octree.buildTree(vtx); }
 436 void cv::Mesh3D::clearOctree(){ octree = Octree(); }
 437
 438 float cv::Mesh3D::estimateResolution(float /*tryRatio*/)
 439 {
 440 #if 0
 441     const int neighbors = 3;
 442     const int minReasonable = 10;
 443
 444     int tryNum = static_cast<int>(tryRatio * vtx.size());
 445     tryNum = std::min(std::max(tryNum, minReasonable), (int)vtx.size());
 446
 447     CvMat desc = cvMat((int)vtx.size(), 3, CV_32F, &vtx[0]);
 448     CvFeatureTree* tr = cvCreateKDTree(&desc);
 449
 450     std::vector<double> dist(tryNum * neighbors);
 451     std::vector<int>    inds(tryNum * neighbors);
 452     std::vector<Point3f> query;
 453
 454     RNG& rng = theRNG();
 455     for(int i = 0; i < tryNum; ++i)
 456         query.push_back(vtx[rng.next() % vtx.size()]);
 457
 458     CvMat cvinds  = cvMat( (int)tryNum, neighbors, CV_32S,  &inds[0] );
 459     CvMat cvdist  = cvMat( (int)tryNum, neighbors, CV_64F,  &dist[0] );
 460     CvMat cvquery = cvMat( (int)tryNum,         3, CV_32F, &query[0] );
 461     cvFindFeatures(tr, &cvquery, &cvinds, &cvdist, neighbors, 50);
 462     cvReleaseFeatureTree(tr);
 463
 464     const int invalid_dist = -2;
 465     for(int i = 0; i < tryNum; ++i)
 466         if (inds[i] == -1)
 467             dist[i] = invalid_dist;
 468
 469     dist.resize(remove(dist.begin(), dist.end(), invalid_dist) - dist.begin());
 470
 471     sort(dist, std::less<double>());
 472
 473     return resolution = (float)dist[ dist.size() / 2 ];
 474 #else
 475     CV_Error(Error::StsNotImplemented, "");
 476     return 1.f;
 477 #endif
 478 }
 479
 480
 481 void cv::Mesh3D::computeNormals(float normalRadius, int minNeighbors)
 482 {
 483     buildOctree();
 484     std::vector<uchar> mask;
 485     ::computeNormals(octree, vtx, normals, mask, normalRadius, minNeighbors);
 486 }
 487
 488 void cv::Mesh3D::computeNormals(const std::vector<int>& subset, float normalRadius, int minNeighbors)
 489 {
 490     buildOctree();
 491     std::vector<uchar> mask(vtx.size(), 0);
 492     for(size_t i = 0; i < subset.size(); ++i)
 493         mask[subset[i]] = 1;
 494     ::computeNormals(octree, vtx, normals, mask, normalRadius, minNeighbors);
 495 }
 496
 497 void cv::Mesh3D::writeAsVrml(const String& file, const std::vector<Scalar>& _colors) const
 498 {
 499     std::ofstream ofs(file.c_str());
 500
 501     ofs << "#VRML V2.0 utf8" << std::endl;
 502     ofs << "Shape" << std::endl << "{" << std::endl;
 503     ofs << "geometry PointSet" << std::endl << "{" << std::endl;
 504     ofs << "coord Coordinate" << std::endl << "{" << std::endl;
 505     ofs << "point[" << std::endl;
 506
 507     for(size_t i = 0; i < vtx.size(); ++i)
 508         ofs << vtx[i].x << " " << vtx[i].y << " " << vtx[i].z << std::endl;
 509
 510     ofs << "]" << std::endl; //point[
 511     ofs << "}" << std::endl; //Coordinate{
 512
 513     if (vtx.size() == _colors.size())
 514     {
 515         ofs << "color Color" << std::endl << "{" << std::endl;
 516         ofs << "color[" << std::endl;
 517
 518         for(size_t i = 0; i < _colors.size(); ++i)
 519             ofs << (float)_colors[i][2] << " " << (float)_colors[i][1] << " " << (float)_colors[i][0] << std::endl;
 520
 521         ofs << "]" << std::endl; //color[
 522         ofs << "}" << std::endl; //color Color{
 523     }
 524
 525     ofs << "}" << std::endl; //PointSet{
 526     ofs << "}" << std::endl; //Shape{
 527 }
 528
 529
 530 /********************************* SpinImageModel *********************************/
 531
 532
 533 bool cv::SpinImageModel::spinCorrelation(const Mat& spin1, const Mat& spin2, float lambda, float& result)
 534 {
 535     struct Math { static double atanh(double x) { return 0.5 * std::log( (1 + x) / (1 - x) ); } };
 536
 537     const float* s1 = spin1.ptr<float>();
 538     const float* s2 = spin2.ptr<float>();
 539
 540     int spin_sz = spin1.cols * spin1.rows;
 541     double sum1 = 0.0, sum2 = 0.0, sum12 = 0.0, sum11 = 0.0, sum22 = 0.0;
 542
 543     int N = 0;
 544     int i = 0;
 545 #if CV_SSE2//____________TEMPORARY_DISABLED_____________
 546     float CV_DECL_ALIGNED(16) su1[4], su2[4], su11[4], su22[4], su12[4], n[4];
 547
 548     __m128 zerof4 = _mm_setzero_ps();
 549     __m128 onef4  = _mm_set1_ps(1.f);
 550     __m128 Nf4 = zerof4;
 551     __m128 sum1f4  = zerof4;
 552     __m128 sum2f4  = zerof4;
 553     __m128 sum11f4 = zerof4;
 554     __m128 sum22f4 = zerof4;
 555     __m128 sum12f4 = zerof4;
 556     for(; i < spin_sz - 5; i += 4)
 557     {
 558         __m128 v1f4 = _mm_loadu_ps(s1 + i);
 559         __m128 v2f4 = _mm_loadu_ps(s2 + i);
 560
 561         __m128 mskf4 = _mm_and_ps(_mm_cmpneq_ps(v1f4, zerof4), _mm_cmpneq_ps(v2f4, zerof4));
 562         if( !_mm_movemask_ps(mskf4) )
 563             continue;
 564
 565         Nf4 = _mm_add_ps(Nf4, _mm_and_ps(onef4, mskf4));
 566
 567         v1f4 = _mm_and_ps(v1f4, mskf4);
 568         v2f4 = _mm_and_ps(v2f4, mskf4);
 569
 570         sum1f4 = _mm_add_ps(sum1f4, v1f4);
 571         sum2f4 = _mm_add_ps(sum2f4, v2f4);
 572         sum11f4 = _mm_add_ps(sum11f4, _mm_mul_ps(v1f4, v1f4));
 573         sum22f4 = _mm_add_ps(sum22f4, _mm_mul_ps(v2f4, v2f4));
 574         sum12f4 = _mm_add_ps(sum12f4, _mm_mul_ps(v1f4, v2f4));
 575     }
 576     _mm_store_ps( su1,  sum1f4 );
 577     _mm_store_ps( su2,  sum2f4 );
 578     _mm_store_ps(su11, sum11f4 );
 579     _mm_store_ps(su22, sum22f4 );
 580     _mm_store_ps(su12, sum12f4 );
 581     _mm_store_ps(n, Nf4 );
 582
 583     N = static_cast<int>(n[0] + n[1] + n[2] + n[3]);
 584     sum1  =  su1[0] +  su1[1] +  su1[2] +  su1[3];
 585     sum2  =  su2[0] +  su2[1] +  su2[2] +  su2[3];
 586     sum11 = su11[0] + su11[1] + su11[2] + su11[3];
 587     sum22 = su22[0] + su22[1] + su22[2] + su22[3];
 588     sum12 = su12[0] + su12[1] + su12[2] + su12[3];
 589 #endif
 590
 591     for(; i < spin_sz; ++i)
 592     {
 593         float v1 = s1[i];
 594         float v2 = s2[i];
 595
 596         if( !v1 || !v2 )
 597             continue;
 598         N++;
 599
 600         sum1  += v1;
 601         sum2  += v2;
 602         sum11 += v1 * v1;
 603         sum22 += v2 * v2;
 604         sum12 += v1 * v2;
 605     }
 606     if( N < 4 )
 607         return false;
 608
 609     double sum1sum1 = sum1 * sum1;
 610     double sum2sum2 = sum2 * sum2;
 611
 612     double Nsum12 = N * sum12;
 613     double Nsum11 = N * sum11;
 614     double Nsum22 = N * sum22;
 615
 616     if (Nsum11 == sum1sum1 || Nsum22 == sum2sum2)
 617         return false;
 618
 619     double corr = (Nsum12 - sum1 * sum2) / std::sqrt( (Nsum11 - sum1sum1) * (Nsum22 - sum2sum2) );
 620     double atanh = Math::atanh(corr);
 621     result = (float)( atanh * atanh - lambda * ( 1.0 / (N - 3) ) );
 622     return true;
 623 }
 624
 625 inline Point2f cv::SpinImageModel::calcSpinMapCoo(const Point3f& p, const Point3f& v, const Point3f& n)
 626 {
 627     /*Point3f PmV(p.x - v.x, p.y - v.y, p.z - v.z);
 628     float normalNorm = (float)norm(n);
 629     float beta = PmV.dot(n) / normalNorm;
 630     float pmcNorm = (float)norm(PmV);
 631     float alpha = std::sqrt( pmcNorm * pmcNorm - beta * beta);
 632     return Point2f(alpha, beta);*/
 633
 634     float pmv_x = p.x - v.x, pmv_y = p.y - v.y, pmv_z = p.z - v.z;
 635
 636     float beta = (pmv_x * n.x + pmv_y + n.y + pmv_z * n.z) / std::sqrt(n.x * n.x + n.y * n.y + n.z * n.z);
 637     float alpha = std::sqrt( pmv_x * pmv_x + pmv_y * pmv_y + pmv_z * pmv_z - beta * beta);
 638     return Point2f(alpha, beta);
 639 }
 640
 641 inline float cv::SpinImageModel::geometricConsistency(const Point3f& pointScene1, const Point3f& normalScene1,
 642                                                       const Point3f& pointModel1, const Point3f& normalModel1,
 643                                                       const Point3f& pointScene2, const Point3f& normalScene2,
 644                                                       const Point3f& pointModel2, const Point3f& normalModel2)
 645 {
 646     Point2f Sm2_to_m1, Ss2_to_s1;
 647     Point2f Sm1_to_m2, Ss1_to_s2;
 648
 649     double n_Sm2_to_m1 = norm(Sm2_to_m1 = calcSpinMapCoo(pointModel2, pointModel1, normalModel1));
 650     double n_Ss2_to_s1 = norm(Ss2_to_s1 = calcSpinMapCoo(pointScene2, pointScene1, normalScene1));
 651
 652     double gc21 = 2 * norm(Sm2_to_m1 - Ss2_to_s1) / (n_Sm2_to_m1 + n_Ss2_to_s1 ) ;
 653
 654     double n_Sm1_to_m2 = norm(Sm1_to_m2 = calcSpinMapCoo(pointModel1, pointModel2, normalModel2));
 655     double n_Ss1_to_s2 = norm(Ss1_to_s2 = calcSpinMapCoo(pointScene1, pointScene2, normalScene2));
 656
 657     double gc12 = 2 * norm(Sm1_to_m2 - Ss1_to_s2) / (n_Sm1_to_m2 + n_Ss1_to_s2 ) ;
 658
 659     return (float)std::max(gc12, gc21);
 660 }
 661
 662 inline float cv::SpinImageModel::groupingCreteria(const Point3f& pointScene1, const Point3f& normalScene1,
 663                                                   const Point3f& pointModel1, const Point3f& normalModel1,
 664                                                   const Point3f& pointScene2, const Point3f& normalScene2,
 665                                                   const Point3f& pointModel2, const Point3f& normalModel2,
 666                                                   float gamma)
 667 {
 668     Point2f Sm2_to_m1, Ss2_to_s1;
 669     Point2f Sm1_to_m2, Ss1_to_s2;
 670
 671     float gamma05_inv =  0.5f/gamma;
 672
 673     double n_Sm2_to_m1 = norm(Sm2_to_m1 = calcSpinMapCoo(pointModel2, pointModel1, normalModel1));
 674     double n_Ss2_to_s1 = norm(Ss2_to_s1 = calcSpinMapCoo(pointScene2, pointScene1, normalScene1));
 675
 676     double gc21 = 2 * norm(Sm2_to_m1 - Ss2_to_s1) / (n_Sm2_to_m1 + n_Ss2_to_s1 );
 677     double wgc21 = gc21 / (1 - std::exp( -(n_Sm2_to_m1 + n_Ss2_to_s1) * gamma05_inv ) );
 678
 679     double n_Sm1_to_m2 = norm(Sm1_to_m2 = calcSpinMapCoo(pointModel1, pointModel2, normalModel2));
 680     double n_Ss1_to_s2 = norm(Ss1_to_s2 = calcSpinMapCoo(pointScene1, pointScene2, normalScene2));
 681
 682     double gc12 = 2 * norm(Sm1_to_m2 - Ss1_to_s2) / (n_Sm1_to_m2 + n_Ss1_to_s2 );
 683     double wgc12 = gc12 / (1 - std::exp( -(n_Sm1_to_m2 + n_Ss1_to_s2) * gamma05_inv ) );
 684
 685     return (float)std::max(wgc12, wgc21);
 686 }
 687
 688
 689 cv::SpinImageModel::SpinImageModel(const Mesh3D& _mesh) : mesh(_mesh)
 690 {
 691      if (mesh.vtx.empty())
 692          throw Mesh3D::EmptyMeshException();
 693     defaultParams();
 694 }
 695
 696 cv::SpinImageModel::SpinImageModel() { defaultParams(); }
 697 cv::SpinImageModel::~SpinImageModel() {}
 698
 699 void cv::SpinImageModel::defaultParams()
 700 {
 701     normalRadius = 0.f;
 702     minNeighbors = 20;
 703
 704     binSize    = 0.f; /* autodetect according to mesh resolution */
 705     imageWidth = 32;
 706
 707     lambda = 0.f; /* autodetect according to medan non zero images bin */
 708     gamma  = 0.f; /* autodetect according to mesh resolution */
 709
 710     T_GeometriccConsistency = 0.25f;
 711     T_GroupingCorespondances = 0.25f;
 712 }
 713
 714 Mat cv::SpinImageModel::packRandomScaledSpins(bool separateScale, size_t xCount, size_t yCount) const
 715 {
 716     int spinNum = (int)getSpinCount();
 717     int num = std::min(spinNum, (int)(xCount * yCount));
 718
 719     if (num == 0)
 720         return Mat();
 721
 722     RNG& rng = theRNG();
 723
 724     std::vector<Mat> spins;
 725     for(int i = 0; i < num; ++i)
 726         spins.push_back(getSpinImage( rng.next() % spinNum ).reshape(1, imageWidth));
 727
 728     if (separateScale)
 729         for(int i = 0; i < num; ++i)
 730         {
 731             double max;
 732             Mat spin8u;
 733             minMaxLoc(spins[i], 0, &max);
 734             spins[i].convertTo(spin8u, CV_8U, -255.0/max, 255.0);
 735             spins[i] = spin8u;
 736         }
 737     else
 738     {
 739         double totalMax = 0;
 740         for(int i = 0; i < num; ++i)
 741         {
 742             double m;
 743             minMaxLoc(spins[i], 0, &m);
 744             totalMax = std::max(m, totalMax);
 745         }
 746
 747         for(int i = 0; i < num; ++i)
 748         {
 749             Mat spin8u;
 750             spins[i].convertTo(spin8u, CV_8U, -255.0/totalMax, 255.0);
 751             spins[i] = spin8u;
 752         }
 753     }
 754
 755     int sz = spins.front().cols;
 756
 757     Mat result((int)(yCount * sz + (yCount - 1)), (int)(xCount * sz + (xCount - 1)), CV_8UC3);
 758     result = colors[(static_cast<int64>(getTickCount()/getTickFrequency())/1000) % colors_mum];
 759
 760     int pos = 0;
 761     for(int y = 0; y < (int)yCount; ++y)
 762         for(int x = 0; x < (int)xCount; ++x)
 763             if (pos < num)
 764             {
 765                 int starty = (y + 0) * sz + y;
 766                 int endy   = (y + 1) * sz + y;
 767
 768                 int startx = (x + 0) * sz + x;
 769                 int endx   = (x + 1) * sz + x;
 770
 771                 Mat color;
 772                 cvtColor(spins[pos++], color, COLOR_GRAY2BGR);
 773                 Mat roi = result(Range(starty, endy), Range(startx, endx));
 774                 color.copyTo(roi);
 775             }
 776     return result;
 777 }
 778
 779 void cv::SpinImageModel::selectRandomSubset(float ratio)
 780 {
 781     ratio = std::min(std::max(ratio, 0.f), 1.f);
 782
 783     size_t vtxSize = mesh.vtx.size();
 784     size_t setSize  = static_cast<size_t>(vtxSize * ratio);
 785
 786     if (setSize == 0)
 787     {
 788         subset.clear();
 789     }
 790     else if (setSize == vtxSize)
 791     {
 792         subset.resize(vtxSize);
 793         _iota(subset.begin(), subset.end(), 0);
 794     }
 795     else
 796     {
 797         RNG& rnd = theRNG();
 798
 799         std::vector<size_t> left(vtxSize);
 800         _iota(left.begin(), left.end(), (size_t)0);
 801
 802         subset.resize(setSize);
 803         for(size_t i = 0; i < setSize; ++i)
 804         {
 805             int pos = rnd.next() % (int)left.size();
 806             subset[i] = (int)left[pos];
 807
 808             left[pos] = left.back();
 809             left.resize(left.size() - 1);
 810         }
 811         std::sort(subset.begin(), subset.end());
 812     }
 813 }
 814
 815 void cv::SpinImageModel::setSubset(const std::vector<int>& ss)
 816 {
 817     subset = ss;
 818 }
 819
 820 void cv::SpinImageModel::repackSpinImages(const std::vector<uchar>& mask, Mat& _spinImages, bool reAlloc) const
 821 {
 822     if (reAlloc)
 823     {
 824         size_t spinCount = mask.size() - std::count(mask.begin(), mask.end(), (uchar)0);
 825         Mat newImgs((int)spinCount, _spinImages.cols, _spinImages.type());
 826
 827         int pos = 0;
 828         for(size_t t = 0; t < mask.size(); ++t)
 829             if (mask[t])
 830             {
 831                 Mat row = newImgs.row(pos++);
 832                 _spinImages.row((int)t).copyTo(row);
 833             }
 834         _spinImages = newImgs;
 835     }
 836     else
 837     {
 838         int last = (int)mask.size();
 839
 840         int dest = (int)(std::find(mask.begin(), mask.end(), (uchar)0) - mask.begin());
 841         if (dest == last)
 842             return;
 843
 844         int first = dest + 1;
 845         for (; first != last; ++first)
 846             if (mask[first] != 0)
 847             {
 848                 Mat row = _spinImages.row(dest);
 849                 _spinImages.row(first).copyTo(row);
 850                 ++dest;
 851             }
 852         _spinImages = _spinImages.rowRange(0, dest);
 853     }
 854 }
 855
 856 void cv::SpinImageModel::compute()
 857 {
 858     /* estimate binSize */
 859     if (binSize == 0.f)
 860     {
 861          if (mesh.resolution == -1.f)
 862             mesh.estimateResolution();
 863         binSize = mesh.resolution;
 864     }
 865     /* estimate normalRadius */
 866     normalRadius = normalRadius != 0.f ? normalRadius : binSize * imageWidth / 2;
 867
 868     mesh.buildOctree();
 869     if (subset.empty())
 870     {
 871         mesh.computeNormals(normalRadius, minNeighbors);
 872         subset.resize(mesh.vtx.size());
 873         _iota(subset.begin(), subset.end(), 0);
 874     }
 875     else
 876         mesh.computeNormals(subset, normalRadius, minNeighbors);
 877
 878     std::vector<uchar> mask(mesh.vtx.size(), 0);
 879     for(size_t i = 0; i < subset.size(); ++i)
 880         if (mesh.normals[subset[i]] == Mesh3D::allzero)
 881             subset[i] = -1;
 882         else
 883             mask[subset[i]] = 1;
 884     subset.resize( std::remove(subset.begin(), subset.end(), -1) - subset.begin() );
 885
 886     std::vector<Point3f> vtx;
 887     std::vector<Point3f> normals;
 888     for(size_t i = 0; i < mask.size(); ++i)
 889         if(mask[i])
 890         {
 891             vtx.push_back(mesh.vtx[i]);
 892             normals.push_back(mesh.normals[i]);
 893         }
 894
 895     std::vector<uchar> spinMask(vtx.size(), 1);
 896     computeSpinImages( mesh.octree, vtx, normals, spinMask, spinImages, imageWidth, binSize);
 897     repackSpinImages(spinMask, spinImages);
 898
 899     size_t mask_pos = 0;
 900     for(size_t i = 0; i < mask.size(); ++i)
 901         if(mask[i])
 902             if (spinMask[mask_pos++] == 0)
 903                 subset.resize( std::remove(subset.begin(), subset.end(), (int)i) - subset.begin() );
 904 }
 905
 906 void cv::SpinImageModel::matchSpinToModel(const Mat& spin, std::vector<int>& indeces, std::vector<float>& corrCoeffs, bool useExtremeOutliers) const
 907 {
 908     const SpinImageModel& model = *this;
 909
 910     indeces.clear();
 911     corrCoeffs.clear();
 912
 913     std::vector<float> corrs(model.spinImages.rows);
 914     std::vector<uchar>  masks(model.spinImages.rows);
 915     std::vector<float> cleanCorrs;
 916     cleanCorrs.reserve(model.spinImages.rows);
 917
 918     for(int i = 0; i < model.spinImages.rows; ++i)
 919     {
 920         masks[i] = spinCorrelation(spin, model.spinImages.row(i), model.lambda, corrs[i]);
 921         if (masks[i])
 922             cleanCorrs.push_back(corrs[i]);
 923     }
 924
 925     /* Filtering by measure histogram */
 926     size_t total = cleanCorrs.size();
 927     if(total < 5)
 928         return;
 929
 930     std::sort(cleanCorrs.begin(), cleanCorrs.end());
 931
 932     float lower_fourth = cleanCorrs[(1 * total) / 4 - 1];
 933     float upper_fourth = cleanCorrs[(3 * total) / 4 - 0];
 934     float fourth_spread = upper_fourth - lower_fourth;
 935
 936     //extreme or moderate?
 937     float coef = useExtremeOutliers ? 3.0f : 1.5f;
 938
 939     float histThresHi = upper_fourth + coef * fourth_spread;
 940     //float histThresLo = lower_fourth - coef * fourth_spread;
 941
 942     for(size_t i = 0; i < corrs.size(); ++i)
 943         if (masks[i])
 944             if (/* corrs[i] < histThresLo || */ corrs[i] > histThresHi)
 945             {
 946                 indeces.push_back((int)i);
 947                 corrCoeffs.push_back(corrs[i]);
 948             }
 949 }
 950
 951 namespace
 952 {
 953
 954 struct Match
 955 {
 956     int sceneInd;
 957     int modelInd;
 958     float measure;
 959
 960     Match(){}
 961     Match(int sceneIndex, int modelIndex, float coeff) : sceneInd(sceneIndex), modelInd(modelIndex), measure(coeff) {}
 962     operator float() const { return measure; }
 963 };
 964
 965 typedef std::set<size_t> group_t;
 966 typedef group_t::iterator iter;
 967 typedef group_t::const_iterator citer;
 968
 969 struct WgcHelper
 970 {
 971     const group_t& grp;
 972     const Mat& mat;
 973     WgcHelper(const group_t& group, const Mat& groupingMat) : grp(group), mat(groupingMat){}
 974     float operator()(size_t leftInd) const { return Wgc(leftInd, grp); }
 975
 976     /* Wgc( correspondence_C, group_{C1..Cn} ) = max_i=1..n_( Wgc(C, Ci) ) */
 977     float Wgc(const size_t corespInd, const group_t& group) const
 978     {
 979         const float* wgcLine = mat.ptr<float>((int)corespInd);
 980         float maximum = std::numeric_limits<float>::min();
 981
 982         for(citer pos = group.begin(); pos != group.end(); ++pos)
 983             maximum = std::max(wgcLine[*pos], maximum);
 984
 985         return maximum;
 986     }
 987 private:
 988     WgcHelper& operator=(const WgcHelper& helper);
 989 };
 990
 991 }
 992
 993  void cv::SpinImageModel::match(const SpinImageModel& scene, std::vector< std::vector<Vec2i> >& result)
 994 {
 995     if (mesh.vtx.empty())
 996         throw Mesh3D::EmptyMeshException();
 997
 998     result.clear();
 999
1000     SpinImageModel& model = *this;
1001     const float infinity = std::numeric_limits<float>::infinity();
1002     const float float_max = std::numeric_limits<float>::max();
1003
1004     /* estimate gamma */
1005     if (model.gamma == 0.f)
1006     {
1007         if (model.mesh.resolution == -1.f)
1008             model.mesh.estimateResolution();
1009         model.gamma = 4 * model.mesh.resolution;
1010     }
1011
1012     /* estimate lambda */
1013     if (model.lambda == 0.f)
1014     {
1015         std::vector<int> nonzero(model.spinImages.rows);
1016         for(int i = 0; i < model.spinImages.rows; ++i)
1017             nonzero[i] = countNonZero(model.spinImages.row(i));
1018         std::sort(nonzero.begin(), nonzero.end());
1019         model.lambda = static_cast<float>( nonzero[ nonzero.size()/2 ] ) / 2;
1020     }
1021
1022     TickMeter corr_timer;
1023     corr_timer.start();
1024     std::vector<Match> allMatches;
1025     for(int i = 0; i < scene.spinImages.rows; ++i)
1026     {
1027         std::vector<int> indeces;
1028         std::vector<float> coeffs;
1029         matchSpinToModel(scene.spinImages.row(i), indeces, coeffs);
1030         for(size_t t = 0; t < indeces.size(); ++t)
1031             allMatches.push_back(Match(i, indeces[t], coeffs[t]));
1032     }
1033     corr_timer.stop();
1034
1035     if(allMatches.empty())
1036         return;
1037
1038     /* filtering by similarity measure */
1039     const float fraction = 0.5f;
1040     float maxMeasure = max_element(allMatches.begin(), allMatches.end(), std::less<float>())->measure;
1041     allMatches.erase(
1042         remove_if(allMatches.begin(), allMatches.end(), bind2nd(std::less<float>(), maxMeasure * fraction)),
1043         allMatches.end());
1044
1045     int matchesSize = (int)allMatches.size();
1046     if(matchesSize == 0)
1047         return;
1048
1049     /* filtering by geometric consistency */
1050     for(int i = 0; i < matchesSize; ++i)
1051     {
1052         int consistNum = 1;
1053         float gc = float_max;
1054
1055         for(int j = 0; j < matchesSize; ++j)
1056             if (i != j)
1057             {
1058                 const Match& mi = allMatches[i];
1059                 const Match& mj = allMatches[j];
1060
1061                 if (mi.sceneInd == mj.sceneInd || mi.modelInd == mj.modelInd)
1062                     gc = float_max;
1063                 else
1064                 {
1065                     const Point3f& pointSceneI  = scene.getSpinVertex(mi.sceneInd);
1066                     const Point3f& normalSceneI = scene.getSpinNormal(mi.sceneInd);
1067
1068                     const Point3f& pointModelI  = model.getSpinVertex(mi.modelInd);
1069                     const Point3f& normalModelI = model.getSpinNormal(mi.modelInd);
1070
1071                     const Point3f& pointSceneJ  = scene.getSpinVertex(mj.sceneInd);
1072                     const Point3f& normalSceneJ = scene.getSpinNormal(mj.sceneInd);
1073
1074                     const Point3f& pointModelJ  = model.getSpinVertex(mj.modelInd);
1075                     const Point3f& normalModelJ = model.getSpinNormal(mj.modelInd);
1076
1077                     gc = geometricConsistency(pointSceneI, normalSceneI, pointModelI, normalModelI,
1078                                               pointSceneJ, normalSceneJ, pointModelJ, normalModelJ);
1079                 }
1080
1081                 if (gc < model.T_GeometriccConsistency)
1082                     ++consistNum;
1083             }
1084
1085
1086         if (consistNum < matchesSize / 4) /* failed consistensy test */
1087             allMatches[i].measure = infinity;
1088     }
1089     allMatches.erase(
1090       std::remove_if(allMatches.begin(), allMatches.end(), std::bind2nd(std::equal_to<float>(), infinity)),
1091       allMatches.end());
1092
1093
1094     matchesSize = (int)allMatches.size();
1095     if(matchesSize == 0)
1096         return;
1097
1098     Mat groupingMat((int)matchesSize, (int)matchesSize, CV_32F);
1099     groupingMat = Scalar(0);
1100
1101     /* grouping */
1102     for(int j = 0; j < matchesSize; ++j)
1103         for(int i = j + 1; i < matchesSize; ++i)
1104         {
1105             const Match& mi = allMatches[i];
1106             const Match& mj = allMatches[j];
1107
1108             if (mi.sceneInd == mj.sceneInd || mi.modelInd == mj.modelInd)
1109             {
1110                 groupingMat.ptr<float>(i)[j] = float_max;
1111                 groupingMat.ptr<float>(j)[i] = float_max;
1112                 continue;
1113             }
1114
1115             const Point3f& pointSceneI  = scene.getSpinVertex(mi.sceneInd);
1116             const Point3f& normalSceneI = scene.getSpinNormal(mi.sceneInd);
1117
1118             const Point3f& pointModelI  = model.getSpinVertex(mi.modelInd);
1119             const Point3f& normalModelI = model.getSpinNormal(mi.modelInd);
1120
1121             const Point3f& pointSceneJ  = scene.getSpinVertex(mj.sceneInd);
1122             const Point3f& normalSceneJ = scene.getSpinNormal(mj.sceneInd);
1123
1124             const Point3f& pointModelJ  = model.getSpinVertex(mj.modelInd);
1125             const Point3f& normalModelJ = model.getSpinNormal(mj.modelInd);
1126
1127             float wgc = groupingCreteria(pointSceneI, normalSceneI, pointModelI, normalModelI,
1128                                          pointSceneJ, normalSceneJ, pointModelJ, normalModelJ,
1129                                          model.gamma);
1130
1131             groupingMat.ptr<float>(i)[j] = wgc;
1132             groupingMat.ptr<float>(j)[i] = wgc;
1133         }
1134
1135     group_t allMatchesInds;
1136     for(int i = 0; i < matchesSize; ++i)
1137         allMatchesInds.insert(i);
1138
1139     std::vector<float> buf(matchesSize);
1140     float *buf_beg = &buf[0];
1141     std::vector<group_t> groups;
1142
1143     for(int g = 0; g < matchesSize; ++g)
1144     {
1145         group_t left = allMatchesInds;
1146         group_t group;
1147
1148         left.erase(g);
1149         group.insert(g);
1150
1151         for(;;)
1152         {
1153             size_t left_size = left.size();
1154             if (left_size == 0)
1155                 break;
1156
1157             std::transform(left.begin(), left.end(), buf_beg,  WgcHelper(group, groupingMat));
1158             size_t minInd = std::min_element(buf_beg, buf_beg + left_size) - buf_beg;
1159
1160             if (buf[minInd] < model.T_GroupingCorespondances) /* can add corespondance to group */
1161             {
1162                 iter pos = left.begin();
1163                 advance(pos, minInd);
1164
1165                 group.insert(*pos);
1166                 left.erase(pos);
1167             }
1168             else
1169                 break;
1170         }
1171
1172         if (group.size() >= 4)
1173             groups.push_back(group);
1174     }
1175
1176     /* converting the data to final result */
1177     for(size_t i = 0; i < groups.size(); ++i)
1178     {
1179         const group_t& group = groups[i];
1180
1181         std::vector< Vec2i > outgrp;
1182         for(citer pos = group.begin(); pos != group.end(); ++pos)
1183         {
1184             const Match& m = allMatches[*pos];
1185             outgrp.push_back(Vec2i(subset[m.modelInd], scene.subset[m.sceneInd]));
1186         }
1187         result.push_back(outgrp);
1188     }
1189 }
1190
1191 cv::TickMeter::TickMeter() { reset(); }
1192 int64 cv::TickMeter::getTimeTicks() const { return sumTime; }
1193 double cv::TickMeter::getTimeSec()   const { return (double)getTimeTicks()/getTickFrequency(); }
1194 double cv::TickMeter::getTimeMilli() const { return getTimeSec()*1e3; }
1195 double cv::TickMeter::getTimeMicro() const { return getTimeMilli()*1e3; }
1196 int64 cv::TickMeter::getCounter() const { return counter; }
1197 void  cv::TickMeter::reset() {startTime = 0; sumTime = 0; counter = 0; }
1198
1199 void cv::TickMeter::start(){ startTime = getTickCount(); }
1200 void cv::TickMeter::stop()
1201 {
1202     int64 time = getTickCount();
1203     if ( startTime == 0 )
1204         return;
1205
1206     ++counter;
1207
1208     sumTime += ( time - startTime );
1209     startTime = 0;
1210 }
1211
1212 //std::ostream& cv::operator<<(std::ostream& out, const TickMeter& tm){ return out << tm.getTimeSec() << "sec"; }