modules/gpu/src/hough.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
  45 #if !defined (HAVE_CUDA)
  46
  47 void cv::gpu::HoughLines(const GpuMat&, GpuMat&, float, float, int, bool, int) { throw_nogpu(); }
  48 void cv::gpu::HoughLines(const GpuMat&, GpuMat&, HoughLinesBuf&, float, float, int, bool, int) { throw_nogpu(); }
  49 void cv::gpu::HoughLinesDownload(const GpuMat&, OutputArray, OutputArray) { throw_nogpu(); }
  50
  51 void cv::gpu::HoughCircles(const GpuMat&, GpuMat&, int, float, float, int, int, int, int, int) { throw_nogpu(); }
  52 void cv::gpu::HoughCircles(const GpuMat&, GpuMat&, HoughCirclesBuf&, int, float, float, int, int, int, int, int) { throw_nogpu(); }
  53 void cv::gpu::HoughCirclesDownload(const GpuMat&, OutputArray) { throw_nogpu(); }
  54
  55 #else /* !defined (HAVE_CUDA) */
  56
  57 namespace cv { namespace gpu { namespace device
  58 {
  59     namespace hough
  60     {
  61         int buildPointList_gpu(PtrStepSzb src, unsigned int* list);
  62
  63         void linesAccum_gpu(const unsigned int* list, int count, PtrStepSzi accum, float rho, float theta, size_t sharedMemPerBlock, bool has20);
  64         int linesGetResult_gpu(PtrStepSzi accum, float2* out, int* votes, int maxSize, float rho, float theta, int threshold, bool doSort);
  65
  66         void circlesAccumCenters_gpu(const unsigned int* list, int count, PtrStepi dx, PtrStepi dy, PtrStepSzi accum, int minRadius, int maxRadius, float idp);
  67         int buildCentersList_gpu(PtrStepSzi accum, unsigned int* centers, int threshold);
  68         int circlesAccumRadius_gpu(const unsigned int* centers, int centersCount, const unsigned int* list, int count,
  69                                    float3* circles, int maxCircles, float dp, int minRadius, int maxRadius, int threshold, bool has20);
  70     }
  71 }}}
  72
  73 //////////////////////////////////////////////////////////
  74 // HoughLines
  75
  76 void cv::gpu::HoughLines(const GpuMat& src, GpuMat& lines, float rho, float theta, int threshold, bool doSort, int maxLines)
  77 {
  78     HoughLinesBuf buf;
  79     HoughLines(src, lines, buf, rho, theta, threshold, doSort, maxLines);
  80 }
  81
  82 void cv::gpu::HoughLines(const GpuMat& src, GpuMat& lines, HoughLinesBuf& buf, float rho, float theta, int threshold, bool doSort, int maxLines)
  83 {
  84     using namespace cv::gpu::device::hough;
  85
  86     CV_Assert(src.type() == CV_8UC1);
  87     CV_Assert(src.cols < std::numeric_limits<unsigned short>::max());
  88     CV_Assert(src.rows < std::numeric_limits<unsigned short>::max());
  89
  90     ensureSizeIsEnough(1, src.size().area(), CV_32SC1, buf.list);
  91     unsigned int* srcPoints = buf.list.ptr<unsigned int>();
  92
  93     const int pointsCount = buildPointList_gpu(src, srcPoints);
  94     if (pointsCount == 0)
  95     {
  96         lines.release();
  97         return;
  98     }
  99
 100     const int numangle = cvRound(CV_PI / theta);
 101     const int numrho = cvRound(((src.cols + src.rows) * 2 + 1) / rho);
 102     CV_Assert(numangle > 0 && numrho > 0);
 103
 104     ensureSizeIsEnough(numangle + 2, numrho + 2, CV_32SC1, buf.accum);
 105     buf.accum.setTo(Scalar::all(0));
 106
 107     DeviceInfo devInfo;
 108     linesAccum_gpu(srcPoints, pointsCount, buf.accum, rho, theta, devInfo.sharedMemPerBlock(), devInfo.supports(FEATURE_SET_COMPUTE_20));
 109
 110     ensureSizeIsEnough(2, maxLines, CV_32FC2, lines);
 111
 112     int linesCount = linesGetResult_gpu(buf.accum, lines.ptr<float2>(0), lines.ptr<int>(1), maxLines, rho, theta, threshold, doSort);
 113     if (linesCount > 0)
 114         lines.cols = linesCount;
 115     else
 116         lines.release();
 117 }
 118
 119 void cv::gpu::HoughLinesDownload(const GpuMat& d_lines, OutputArray h_lines_, OutputArray h_votes_)
 120 {
 121     if (d_lines.empty())
 122     {
 123         h_lines_.release();
 124         if (h_votes_.needed())
 125             h_votes_.release();
 126         return;
 127     }
 128
 129     CV_Assert(d_lines.rows == 2 && d_lines.type() == CV_32FC2);
 130
 131     h_lines_.create(1, d_lines.cols, CV_32FC2);
 132     Mat h_lines = h_lines_.getMat();
 133     d_lines.row(0).download(h_lines);
 134
 135     if (h_votes_.needed())
 136     {
 137         h_votes_.create(1, d_lines.cols, CV_32SC1);
 138         Mat h_votes = h_votes_.getMat();
 139         GpuMat d_votes(1, d_lines.cols, CV_32SC1, const_cast<int*>(d_lines.ptr<int>(1)));
 140         d_votes.download(h_votes);
 141     }
 142 }
 143
 144 //////////////////////////////////////////////////////////
 145 // HoughCircles
 146
 147 void cv::gpu::HoughCircles(const GpuMat& src, GpuMat& circles, int method, float dp, float minDist, int cannyThreshold, int votesThreshold, int minRadius, int maxRadius, int maxCircles)
 148 {
 149     HoughCirclesBuf buf;
 150     HoughCircles(src, circles, buf, method, dp, minDist, cannyThreshold, votesThreshold, minRadius, maxRadius, maxCircles);
 151 }
 152
 153 void cv::gpu::HoughCircles(const GpuMat& src, GpuMat& circles, HoughCirclesBuf& buf, int method,
 154                            float dp, float minDist, int cannyThreshold, int votesThreshold, int minRadius, int maxRadius, int maxCircles)
 155 {
 156     using namespace cv::gpu::device::hough;
 157
 158     CV_Assert(src.type() == CV_8UC1);
 159     CV_Assert(src.cols < std::numeric_limits<unsigned short>::max());
 160     CV_Assert(src.rows < std::numeric_limits<unsigned short>::max());
 161     CV_Assert(method == CV_HOUGH_GRADIENT);
 162     CV_Assert(dp > 0);
 163     CV_Assert(minRadius > 0 && maxRadius > minRadius);
 164     CV_Assert(cannyThreshold > 0);
 165     CV_Assert(votesThreshold > 0);
 166     CV_Assert(maxCircles > 0);
 167
 168     const float idp = 1.0f / dp;
 169
 170     cv::gpu::Canny(src, buf.cannyBuf, buf.edges, std::max(cannyThreshold / 2, 1), cannyThreshold);
 171
 172     ensureSizeIsEnough(2, src.size().area(), CV_32SC1, buf.list);
 173     unsigned int* srcPoints = buf.list.ptr<unsigned int>(0);
 174     unsigned int* centers = buf.list.ptr<unsigned int>(1);
 175
 176     const int pointsCount = buildPointList_gpu(buf.edges, srcPoints);
 177     if (pointsCount == 0)
 178     {
 179         circles.release();
 180         return;
 181     }
 182
 183     ensureSizeIsEnough(cvCeil(src.rows * idp) + 2, cvCeil(src.cols * idp) + 2, CV_32SC1, buf.accum);
 184     buf.accum.setTo(Scalar::all(0));
 185
 186     circlesAccumCenters_gpu(srcPoints, pointsCount, buf.cannyBuf.dx, buf.cannyBuf.dy, buf.accum, minRadius, maxRadius, idp);
 187
 188     int centersCount = buildCentersList_gpu(buf.accum, centers, votesThreshold);
 189     if (centersCount == 0)
 190     {
 191         circles.release();
 192         return;
 193     }
 194
 195     if (minDist > 1)
 196     {
 197         cv::AutoBuffer<ushort2> oldBuf_(centersCount);
 198         cv::AutoBuffer<ushort2> newBuf_(centersCount);
 199         int newCount = 0;
 200
 201         ushort2* oldBuf = oldBuf_;
 202         ushort2* newBuf = newBuf_;
 203
 204         cudaSafeCall( cudaMemcpy(oldBuf, centers, centersCount * sizeof(ushort2), cudaMemcpyDeviceToHost) );
 205
 206         const int cellSize = cvRound(minDist);
 207         const int gridWidth = (src.cols + cellSize - 1) / cellSize;
 208         const int gridHeight = (src.rows + cellSize - 1) / cellSize;
 209
 210         std::vector< std::vector<ushort2> > grid(gridWidth * gridHeight);
 211
 212         minDist *= minDist;
 213
 214         for (int i = 0; i < centersCount; ++i)
 215         {
 216             ushort2 p = oldBuf[i];
 217
 218             bool good = true;
 219
 220             int xCell = static_cast<int>(p.x / cellSize);
 221             int yCell = static_cast<int>(p.y / cellSize);
 222
 223             int x1 = xCell - 1;
 224             int y1 = yCell - 1;
 225             int x2 = xCell + 1;
 226             int y2 = yCell + 1;
 227
 228             // boundary check
 229             x1 = std::max(0, x1);
 230             y1 = std::max(0, y1);
 231             x2 = std::min(gridWidth - 1, x2);
 232             y2 = std::min(gridHeight - 1, y2);
 233
 234             for (int yy = y1; yy <= y2; ++yy)
 235             {
 236                 for (int xx = x1; xx <= x2; ++xx)
 237                 {
 238                     vector<ushort2>& m = grid[yy * gridWidth + xx];
 239
 240                     for(size_t j = 0; j < m.size(); ++j)
 241                     {
 242                         float dx = p.x - m[j].x;
 243                         float dy = p.y - m[j].y;
 244
 245                         if (dx * dx + dy * dy < minDist)
 246                         {
 247                             good = false;
 248                             goto break_out;
 249                         }
 250                     }
 251                 }
 252             }
 253
 254             break_out:
 255
 256             if(good)
 257             {
 258                 grid[yCell * gridWidth + xCell].push_back(p);
 259
 260                 newBuf[newCount++] = p;
 261             }
 262         }
 263
 264         cudaSafeCall( cudaMemcpy(centers, newBuf, newCount * sizeof(unsigned int), cudaMemcpyHostToDevice) );
 265         centersCount = newCount;
 266     }
 267
 268     ensureSizeIsEnough(1, maxCircles, CV_32FC3, circles);
 269
 270     DeviceInfo devInfo;
 271     const int circlesCount = circlesAccumRadius_gpu(centers, centersCount, srcPoints, pointsCount, circles.ptr<float3>(), maxCircles,
 272                                                     dp, minRadius, maxRadius, votesThreshold, devInfo.supports(FEATURE_SET_COMPUTE_20));
 273
 274     if (circlesCount > 0)
 275         circles.cols = circlesCount;
 276     else
 277         circles.release();
 278 }
 279
 280 void cv::gpu::HoughCirclesDownload(const GpuMat& d_circles, cv::OutputArray h_circles_)
 281 {
 282     if (d_circles.empty())
 283     {
 284         h_circles_.release();
 285         return;
 286     }
 287
 288     CV_Assert(d_circles.rows == 1 && d_circles.type() == CV_32FC3);
 289
 290     h_circles_.create(1, d_circles.cols, CV_32FC3);
 291     Mat h_circles = h_circles_.getMat();
 292     d_circles.download(h_circles);
 293 }
 294
 295 #endif /* !defined (HAVE_CUDA) */