samples/ocl/squares.cpp

   1 // The "Square Detector" program.
   2 // It loads several images sequentially and tries to find squares in
   3 // each image
   4
   5 #include "opencv2/core/core.hpp"
   6 #include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
   7 #include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
   8 #include "opencv2/ocl/ocl.hpp"
   9
  10 #include <iostream>
  11 #include <math.h>
  12 #include <string.h>
  13
  14 using namespace cv;
  15 using namespace std;
  16
  17 static void help()
  18 {
  19     cout <<
  20         "\nA program using OCL module pyramid scaling, Canny, dilate functions, threshold, split; cpu contours, contour simpification and\n"
  21         "memory storage (it's got it all folks) to find\n"
  22         "squares in a list of images pic1-6.png\n"
  23         "Returns sequence of squares detected on the image.\n"
  24         "the sequence is stored in the specified memory storage\n"
  25         "Call:\n"
  26         "./squares\n"
  27         "Using OpenCV version %s\n" << CV_VERSION << "\n" << endl;
  28 }
  29
  30
  31 int thresh = 50, N = 11;
  32 const char* wndname = "OpenCL Square Detection Demo";
  33
  34 // helper function:
  35 // finds a cosine of angle between vectors
  36 // from pt0->pt1 and from pt0->pt2
  37 static double angle( Point pt1, Point pt2, Point pt0 )
  38 {
  39     double dx1 = pt1.x - pt0.x;
  40     double dy1 = pt1.y - pt0.y;
  41     double dx2 = pt2.x - pt0.x;
  42     double dy2 = pt2.y - pt0.y;
  43     return (dx1*dx2 + dy1*dy2)/sqrt((dx1*dx1 + dy1*dy1)*(dx2*dx2 + dy2*dy2) + 1e-10);
  44 }
  45
  46 // returns sequence of squares detected on the image.
  47 // the sequence is stored in the specified memory storage
  48 static void findSquares( const Mat& image, vector<vector<Point> >& squares )
  49 {
  50     squares.clear();
  51
  52     Mat gray;
  53     cv::ocl::oclMat pyr_ocl, timg_ocl, gray0_ocl, gray_ocl;
  54
  55     // down-scale and upscale the image to filter out the noise
  56     ocl::pyrDown(ocl::oclMat(image), pyr_ocl);
  57     ocl::pyrUp(pyr_ocl, timg_ocl);
  58
  59     vector<vector<Point> > contours;
  60     vector<cv::ocl::oclMat> gray0s;
  61     ocl::split(timg_ocl, gray0s); // split 3 channels into a vector of oclMat
  62     // find squares in every color plane of the image
  63     for( int c = 0; c < 3; c++ )
  64     {
  65         gray0_ocl = gray0s[c];
  66         // try several threshold levels
  67         for( int l = 0; l < N; l++ )
  68         {
  69             // hack: use Canny instead of zero threshold level.
  70             // Canny helps to catch squares with gradient shading
  71             if( l == 0 )
  72             {
  73                 // do canny on OpenCL device
  74                 // apply Canny. Take the upper threshold from slider
  75                 // and set the lower to 0 (which forces edges merging)
  76                 cv::ocl::Canny(gray0_ocl, gray_ocl, 0, thresh, 5);
  77                 // dilate canny output to remove potential
  78                 // holes between edge segments
  79                 ocl::dilate(gray_ocl, gray_ocl, Mat(), Point(-1,-1));
  80                 gray = Mat(gray_ocl);
  81             }
  82             else
  83             {
  84                 // apply threshold if l!=0:
  85                 //     tgray(x,y) = gray(x,y) < (l+1)*255/N ? 255 : 0
  86                 cv::ocl::threshold(gray0_ocl, gray_ocl, (l+1)*255/N, 255, THRESH_BINARY);
  87                 gray = gray_ocl;
  88             }
  89
  90             // find contours and store them all as a list
  91             findContours(gray, contours, CV_RETR_LIST, CV_CHAIN_APPROX_SIMPLE);
  92
  93             vector<Point> approx;
  94
  95             // test each contour
  96             for( size_t i = 0; i < contours.size(); i++ )
  97             {
  98                 // approximate contour with accuracy proportional
  99                 // to the contour perimeter
 100                 approxPolyDP(Mat(contours[i]), approx, arcLength(Mat(contours[i]), true)*0.02, true);
 101
 102                 // square contours should have 4 vertices after approximation
 103                 // relatively large area (to filter out noisy contours)
 104                 // and be convex.
 105                 // Note: absolute value of an area is used because
 106                 // area may be positive or negative - in accordance with the
 107                 // contour orientation
 108                 if( approx.size() == 4 &&
 109                     fabs(contourArea(Mat(approx))) > 1000 &&
 110                     isContourConvex(Mat(approx)) )
 111                 {
 112                     double maxCosine = 0;
 113
 114                     for( int j = 2; j < 5; j++ )
 115                     {
 116                         // find the maximum cosine of the angle between joint edges
 117                         double cosine = fabs(angle(approx[j%4], approx[j-2], approx[j-1]));
 118                         maxCosine = MAX(maxCosine, cosine);
 119                     }
 120
 121                     // if cosines of all angles are small
 122                     // (all angles are ~90 degree) then write quandrange
 123                     // vertices to resultant sequence
 124                     if( maxCosine < 0.3 )
 125                         squares.push_back(approx);
 126                 }
 127             }
 128         }
 129     }
 130 }
 131
 132
 133 // the function draws all the squares in the image
 134 static void drawSquares( Mat& image, const vector<vector<Point> >& squares )
 135 {
 136     for( size_t i = 0; i < squares.size(); i++ )
 137     {
 138         const Point* p = &squares[i][0];
 139         int n = (int)squares[i].size();
 140         polylines(image, &p, &n, 1, true, Scalar(0,255,0), 3, CV_AA);
 141     }
 142
 143     imshow(wndname, image);
 144 }
 145
 146
 147 int main(int /*argc*/, char** /*argv*/)
 148 {
 149
 150     //ocl::setBinpath("F:/kernel_bin");
 151     vector<ocl::Info> info;
 152     CV_Assert(ocl::getDevice(info));
 153
 154     static const char* names[] = { "pic1.png", "pic2.png", "pic3.png",
 155         "pic4.png", "pic5.png", "pic6.png", 0 };
 156     help();
 157     namedWindow( wndname, 1 );
 158     vector<vector<Point> > squares;
 159
 160     for( int i = 0; names[i] != 0; i++ )
 161     {
 162         Mat image = imread(names[i], 1);
 163         if( image.empty() )
 164         {
 165             cout << "Couldn't load " << names[i] << endl;
 166             continue;
 167         }
 168
 169         findSquares(image, squares);
 170         drawSquares(image, squares);
 171
 172         int c = waitKey();
 173         if( (char)c == 27 )
 174             break;
 175     }
 176
 177     return 0;
 178 }