samples/cpp/motempl.cpp

   1 #include "opencv2/video/tracking_c.h"
   2 #include "opencv2/imgproc/imgproc_c.h"
   3 #include "opencv2/videoio/videoio_c.h"
   4 #include "opencv2/highgui/highgui_c.h"
   5 #include <time.h>
   6 #include <stdio.h>
   7 #include <ctype.h>
   8
   9 static void help(void)
  10 {
  11     printf(
  12             "\nThis program demonstrated the use of motion templates -- basically using the gradients\n"
  13             "of thresholded layers of decaying frame differencing. New movements are stamped on top with floating system\n"
  14             "time code and motions too old are thresholded away. This is the 'motion history file'. The program reads from the camera of your choice or from\n"
  15             "a file. Gradients of motion history are used to detect direction of motoin etc\n"
  16             "Usage :\n"
  17             "./motempl [camera number 0-n or file name, default is camera 0]\n"
  18             );
  19 }
  20 // various tracking parameters (in seconds)
  21 const double MHI_DURATION = 1;
  22 const double MAX_TIME_DELTA = 0.5;
  23 const double MIN_TIME_DELTA = 0.05;
  24 // number of cyclic frame buffer used for motion detection
  25 // (should, probably, depend on FPS)
  26 const int N = 4;
  27
  28 // ring image buffer
  29 IplImage **buf = 0;
  30 int last = 0;
  31
  32 // temporary images
  33 IplImage *mhi = 0; // MHI
  34 IplImage *orient = 0; // orientation
  35 IplImage *mask = 0; // valid orientation mask
  36 IplImage *segmask = 0; // motion segmentation map
  37 CvMemStorage* storage = 0; // temporary storage
  38
  39 // parameters:
  40 //  img - input video frame
  41 //  dst - resultant motion picture
  42 //  args - optional parameters
  43 static void  update_mhi( IplImage* img, IplImage* dst, int diff_threshold )
  44 {
  45     double timestamp = (double)clock()/CLOCKS_PER_SEC; // get current time in seconds
  46     CvSize size = cvSize(img->width,img->height); // get current frame size
  47     int i, idx1 = last, idx2;
  48     IplImage* silh;
  49     CvSeq* seq;
  50     CvRect comp_rect;
  51     double count;
  52     double angle;
  53     CvPoint center;
  54     double magnitude;
  55     CvScalar color;
  56
  57     // allocate images at the beginning or
  58     // reallocate them if the frame size is changed
  59     if( !mhi || mhi->width != size.width || mhi->height != size.height ) {
  60         if( buf == 0 ) {
  61             buf = (IplImage**)malloc(N*sizeof(buf[0]));
  62             memset( buf, 0, N*sizeof(buf[0]));
  63         }
  64
  65         for( i = 0; i < N; i++ ) {
  66             cvReleaseImage( &buf[i] );
  67             buf[i] = cvCreateImage( size, IPL_DEPTH_8U, 1 );
  68             cvZero( buf[i] );
  69         }
  70         cvReleaseImage( &mhi );
  71         cvReleaseImage( &orient );
  72         cvReleaseImage( &segmask );
  73         cvReleaseImage( &mask );
  74
  75         mhi = cvCreateImage( size, IPL_DEPTH_32F, 1 );
  76         cvZero( mhi ); // clear MHI at the beginning
  77         orient = cvCreateImage( size, IPL_DEPTH_32F, 1 );
  78         segmask = cvCreateImage( size, IPL_DEPTH_32F, 1 );
  79         mask = cvCreateImage( size, IPL_DEPTH_8U, 1 );
  80     }
  81
  82     cvCvtColor( img, buf[last], CV_BGR2GRAY ); // convert frame to grayscale
  83
  84     idx2 = (last + 1) % N; // index of (last - (N-1))th frame
  85     last = idx2;
  86
  87     silh = buf[idx2];
  88     cvAbsDiff( buf[idx1], buf[idx2], silh ); // get difference between frames
  89
  90     cvThreshold( silh, silh, diff_threshold, 1, CV_THRESH_BINARY ); // and threshold it
  91     cvUpdateMotionHistory( silh, mhi, timestamp, MHI_DURATION ); // update MHI
  92
  93     // convert MHI to blue 8u image
  94     cvCvtScale( mhi, mask, 255./MHI_DURATION,
  95                 (MHI_DURATION - timestamp)*255./MHI_DURATION );
  96     cvZero( dst );
  97     cvMerge( mask, 0, 0, 0, dst );
  98
  99     // calculate motion gradient orientation and valid orientation mask
 100     cvCalcMotionGradient( mhi, mask, orient, MAX_TIME_DELTA, MIN_TIME_DELTA, 3 );
 101
 102     if( !storage )
 103         storage = cvCreateMemStorage(0);
 104     else
 105         cvClearMemStorage(storage);
 106
 107     // segment motion: get sequence of motion components
 108     // segmask is marked motion components map. It is not used further
 109     seq = cvSegmentMotion( mhi, segmask, storage, timestamp, MAX_TIME_DELTA );
 110
 111     // iterate through the motion components,
 112     // One more iteration (i == -1) corresponds to the whole image (global motion)
 113     for( i = -1; i < seq->total; i++ ) {
 114
 115         if( i < 0 ) { // case of the whole image
 116             comp_rect = cvRect( 0, 0, size.width, size.height );
 117             color = CV_RGB(255,255,255);
 118             magnitude = 100;
 119         }
 120         else { // i-th motion component
 121             comp_rect = ((CvConnectedComp*)cvGetSeqElem( seq, i ))->rect;
 122             if( comp_rect.width + comp_rect.height < 100 ) // reject very small components
 123                 continue;
 124             color = CV_RGB(255,0,0);
 125             magnitude = 30;
 126         }
 127
 128         // select component ROI
 129         cvSetImageROI( silh, comp_rect );
 130         cvSetImageROI( mhi, comp_rect );
 131         cvSetImageROI( orient, comp_rect );
 132         cvSetImageROI( mask, comp_rect );
 133
 134         // calculate orientation
 135         angle = cvCalcGlobalOrientation( orient, mask, mhi, timestamp, MHI_DURATION);
 136         angle = 360.0 - angle;  // adjust for images with top-left origin
 137
 138         count = cvNorm( silh, 0, CV_L1, 0 ); // calculate number of points within silhouette ROI
 139
 140         cvResetImageROI( mhi );
 141         cvResetImageROI( orient );
 142         cvResetImageROI( mask );
 143         cvResetImageROI( silh );
 144
 145         // check for the case of little motion
 146         if( count < comp_rect.width*comp_rect.height * 0.05 )
 147             continue;
 148
 149         // draw a clock with arrow indicating the direction
 150         center = cvPoint( (comp_rect.x + comp_rect.width/2),
 151                           (comp_rect.y + comp_rect.height/2) );
 152
 153         cvCircle( dst, center, cvRound(magnitude*1.2), color, 3, CV_AA, 0 );
 154         cvLine( dst, center, cvPoint( cvRound( center.x + magnitude*cos(angle*CV_PI/180)),
 155                 cvRound( center.y - magnitude*sin(angle*CV_PI/180))), color, 3, CV_AA, 0 );
 156     }
 157 }
 158
 159
 160 int main(int argc, char** argv)
 161 {
 162     IplImage* motion = 0;
 163     CvCapture* capture = 0;
 164
 165     help();
 166
 167     if( argc == 1 || (argc == 2 && strlen(argv[1]) == 1 && isdigit(argv[1][0])))
 168         capture = cvCaptureFromCAM( argc == 2 ? argv[1][0] - '0' : 0 );
 169     else if( argc == 2 )
 170         capture = cvCaptureFromFile( argv[1] );
 171
 172     if( capture )
 173     {
 174         cvNamedWindow( "Motion", 1 );
 175
 176         for(;;)
 177         {
 178             IplImage* image = cvQueryFrame( capture );
 179             if( !image )
 180                 break;
 181
 182             if( !motion )
 183             {
 184                 motion = cvCreateImage( cvSize(image->width,image->height), 8, 3 );
 185                 cvZero( motion );
 186                 motion->origin = image->origin;
 187             }
 188
 189             update_mhi( image, motion, 30 );
 190             cvShowImage( "Motion", motion );
 191
 192             if( cvWaitKey(10) >= 0 )
 193                 break;
 194         }
 195         cvReleaseCapture( &capture );
 196         cvDestroyWindow( "Motion" );
 197     }
 198
 199     return 0;
 200 }
 201
 202 #ifdef _EiC
 203 main(1,"motempl.c");
 204 #endif