modules/legacy/src/condens.cpp

   1 /*M///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   2 //
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   4 //
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   7 //  copy or use the software.
   8 //
   9 //
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  12 //
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  15 //
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  18 //
  19 //   * Redistribution's of source code must retain the above copyright notice,
  20 //     this list of conditions and the following disclaimer.
  21 //
  22 //   * Redistribution's in binary form must reproduce the above copyright notice,
  23 //     this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
  24 //     and/or other materials provided with the distribution.
  25 //
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  28 //
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  34 // (including, but not limited to, procurement of substitute goods or services;
  35 // loss of use, data, or profits; or business interruption) however caused
  36 // and on any theory of liability, whether in contract, strict liability,
  37 // or tort (including negligence or otherwise) arising in any way out of
  38 // the use of this software, even if advised of the possibility of such damage.
  39 //
  40 //M*/
  41 #include "precomp.hpp"
  42
  43 /*F///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  44 //    Name:    cvCreateConDensation
  45 //    Purpose: Creating CvConDensation structure and allocating memory for it
  46 //    Context:
  47 //    Parameters:
  48 //      Kalman     - double pointer to CvConDensation structure
  49 //      DP         - dimension of the dynamical vector
  50 //      MP         - dimension of the measurement vector
  51 //      SamplesNum - number of samples in sample set used in algorithm
  52 //    Returns:
  53 //    Notes:
  54 //
  55 //F*/
  56
  57 CV_IMPL CvConDensation* cvCreateConDensation( int DP, int MP, int SamplesNum )
  58 {
  59     int i;
  60     CvConDensation *CD = 0;
  61
  62     if( DP < 0 || MP < 0 || SamplesNum < 0 )
  63         CV_Error( CV_StsOutOfRange, "" );
  64
  65     /* allocating memory for the structure */
  66     CD = (CvConDensation *) cvAlloc( sizeof( CvConDensation ));
  67     /* setting structure params */
  68     CD->SamplesNum = SamplesNum;
  69     CD->DP = DP;
  70     CD->MP = MP;
  71     /* allocating memory for structure fields */
  72     CD->flSamples = (float **) cvAlloc( sizeof( float * ) * SamplesNum );
  73     CD->flNewSamples = (float **) cvAlloc( sizeof( float * ) * SamplesNum );
  74     CD->flSamples[0] = (float *) cvAlloc( sizeof( float ) * SamplesNum * DP );
  75     CD->flNewSamples[0] = (float *) cvAlloc( sizeof( float ) * SamplesNum * DP );
  76
  77     /* setting pointers in pointer's arrays */
  78     for( i = 1; i < SamplesNum; i++ )
  79     {
  80         CD->flSamples[i] = CD->flSamples[i - 1] + DP;
  81         CD->flNewSamples[i] = CD->flNewSamples[i - 1] + DP;
  82     }
  83
  84     CD->State = (float *) cvAlloc( sizeof( float ) * DP );
  85     CD->DynamMatr = (float *) cvAlloc( sizeof( float ) * DP * DP );
  86     CD->flConfidence = (float *) cvAlloc( sizeof( float ) * SamplesNum );
  87     CD->flCumulative = (float *) cvAlloc( sizeof( float ) * SamplesNum );
  88
  89     CD->RandS = (CvRandState *) cvAlloc( sizeof( CvRandState ) * DP );
  90     CD->Temp = (float *) cvAlloc( sizeof( float ) * DP );
  91     CD->RandomSample = (float *) cvAlloc( sizeof( float ) * DP );
  92
  93     /* Returning created structure */
  94
  95     return CD;
  96 }
  97
  98 /*F///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  99 //    Name:    cvReleaseConDensation
 100 //    Purpose: Releases CvConDensation structure and frees memory allocated for it
 101 //    Context:
 102 //    Parameters:
 103 //      Kalman     - double pointer to CvConDensation structure
 104 //      DP         - dimension of the dynamical vector
 105 //      MP         - dimension of the measurement vector
 106 //      SamplesNum - number of samples in sample set used in algorithm
 107 //    Returns:
 108 //    Notes:
 109 //
 110 //F*/
 111 CV_IMPL void
 112 cvReleaseConDensation( CvConDensation ** ConDensation )
 113 {
 114     CvConDensation *CD = *ConDensation;
 115
 116     if( !ConDensation )
 117         CV_Error( CV_StsNullPtr, "" );
 118
 119     if( !CD )
 120         return;
 121
 122     /* freeing the memory */
 123     cvFree( &CD->State );
 124     cvFree( &CD->DynamMatr);
 125     cvFree( &CD->flConfidence );
 126     cvFree( &CD->flCumulative );
 127     cvFree( &CD->flSamples[0] );
 128     cvFree( &CD->flNewSamples[0] );
 129     cvFree( &CD->flSamples );
 130     cvFree( &CD->flNewSamples );
 131     cvFree( &CD->Temp );
 132     cvFree( &CD->RandS );
 133     cvFree( &CD->RandomSample );
 134     /* release structure */
 135     cvFree( ConDensation );
 136 }
 137
 138 /*F///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 139 //    Name:    cvConDensUpdateByTime
 140 //    Purpose: Performing Time Update routine for ConDensation algorithm
 141 //    Context:
 142 //    Parameters:
 143 //      Kalman     - pointer to CvConDensation structure
 144 //    Returns:
 145 //    Notes:
 146 //
 147 //F*/
 148 CV_IMPL void
 149 cvConDensUpdateByTime( CvConDensation * ConDens )
 150 {
 151     int i, j;
 152     float Sum = 0;
 153
 154     if( !ConDens )
 155         CV_Error( CV_StsNullPtr, "" );
 156
 157     /* Sets Temp to Zero */
 158     icvSetZero_32f( ConDens->Temp, ConDens->DP, 1 );
 159
 160     /* Calculating the Mean */
 161     for( i = 0; i < ConDens->SamplesNum; i++ )
 162     {
 163         icvScaleVector_32f( ConDens->flSamples[i], ConDens->State, ConDens->DP,
 164                              ConDens->flConfidence[i] );
 165         icvAddVector_32f( ConDens->Temp, ConDens->State, ConDens->Temp, ConDens->DP );
 166         Sum += ConDens->flConfidence[i];
 167         ConDens->flCumulative[i] = Sum;
 168     }
 169
 170     /* Taking the new vector from transformation of mean by dynamics matrix */
 171
 172     icvScaleVector_32f( ConDens->Temp, ConDens->Temp, ConDens->DP, 1.f / Sum );
 173     icvTransformVector_32f( ConDens->DynamMatr, ConDens->Temp, ConDens->State, ConDens->DP,
 174                              ConDens->DP );
 175     Sum = Sum / ConDens->SamplesNum;
 176
 177     /* Updating the set of random samples */
 178     for( i = 0; i < ConDens->SamplesNum; i++ )
 179     {
 180         j = 0;
 181         while( (ConDens->flCumulative[j] <= (float) i * Sum)&&(j<ConDens->SamplesNum-1))
 182         {
 183             j++;
 184         }
 185         icvCopyVector_32f( ConDens->flSamples[j], ConDens->DP, ConDens->flNewSamples[i] );
 186     }
 187
 188     /* Adding the random-generated vector to every vector in sample set */
 189     for( i = 0; i < ConDens->SamplesNum; i++ )
 190     {
 191         for( j = 0; j < ConDens->DP; j++ )
 192         {
 193             cvbRand( ConDens->RandS + j, ConDens->RandomSample + j, 1 );
 194         }
 195
 196         icvTransformVector_32f( ConDens->DynamMatr, ConDens->flNewSamples[i],
 197                                  ConDens->flSamples[i], ConDens->DP, ConDens->DP );
 198         icvAddVector_32f( ConDens->flSamples[i], ConDens->RandomSample, ConDens->flSamples[i],
 199                            ConDens->DP );
 200     }
 201 }
 202
 203 /*F///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 204 //    Name:    cvConDensInitSamplSet
 205 //    Purpose: Performing Time Update routine for ConDensation algorithm
 206 //    Context:
 207 //    Parameters:
 208 //    conDens     - pointer to CvConDensation structure
 209 //    lowerBound  - vector of lower bounds used to random update of sample set
 210 //    lowerBound  - vector of upper bounds used to random update of sample set
 211 //    Returns:
 212 //    Notes:
 213 //
 214 //F*/
 215
 216 CV_IMPL void
 217 cvConDensInitSampleSet( CvConDensation * conDens, CvMat * lowerBound, CvMat * upperBound )
 218 {
 219     int i, j;
 220     float *LBound;
 221     float *UBound;
 222     float Prob = 1.f / conDens->SamplesNum;
 223
 224     if( !conDens || !lowerBound || !upperBound )
 225         CV_Error( CV_StsNullPtr, "" );
 226
 227     if( CV_MAT_TYPE(lowerBound->type) != CV_32FC1 ||
 228         !CV_ARE_TYPES_EQ(lowerBound,upperBound) )
 229         CV_Error( CV_StsBadArg, "source  has not appropriate format" );
 230
 231     if( (lowerBound->cols != 1) || (upperBound->cols != 1) )
 232         CV_Error( CV_StsBadArg, "source  has not appropriate size" );
 233
 234     if( (lowerBound->rows != conDens->DP) || (upperBound->rows != conDens->DP) )
 235         CV_Error( CV_StsBadArg, "source  has not appropriate size" );
 236
 237     LBound = lowerBound->data.fl;
 238     UBound = upperBound->data.fl;
 239     /* Initializing the structures to create initial Sample set */
 240     for( i = 0; i < conDens->DP; i++ )
 241     {
 242         cvRandInit( &(conDens->RandS[i]),
 243                     LBound[i],
 244                     UBound[i],
 245                     i );
 246     }
 247     /* Generating the samples */
 248     for( j = 0; j < conDens->SamplesNum; j++ )
 249     {
 250         for( i = 0; i < conDens->DP; i++ )
 251         {
 252             cvbRand( conDens->RandS + i, conDens->flSamples[j] + i, 1 );
 253         }
 254         conDens->flConfidence[j] = Prob;
 255     }
 256     /* Reinitializes the structures to update samples randomly */
 257     for( i = 0; i < conDens->DP; i++ )
 258     {
 259         cvRandInit( &(conDens->RandS[i]),
 260                     (LBound[i] - UBound[i]) / 5,
 261                     (UBound[i] - LBound[i]) / 5,
 262                     i);
 263     }
 264 }