hc
2023-02-13 e440ec23c5a540cdd3f7464e8779219be6fd3d95
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
#include "objects_tracker.h"
#include "track_link.h"
 
#define max(a,b)  (((a) > (b)) ? (a) : (b))
#define min(a,b)  (((a) < (b)) ? (a) : (b))
 
ObjectsTracker::ObjectsTracker() :
    parameters(),
    numTrackedSteps(0)
{
   
}
 
ObjectsTracker::~ObjectsTracker()
{
 
}
 
ObjectsTracker::Parameters::Parameters()
{
    maxTrackLifetime=6;
    numLastPositionsToTrack=4;
    numDetectedToWaitBeforeFirstShow=0;
    numStepsToWaitBeforeFirstShow=6;
    numStepsToTrackWithoutDetectingIfObjectHasNotBeenShown=4;
    numStepsToShowWithoutDetecting=5;
}
 
float CalculateIOU(Rect_T r1, Rect_T r2) {
   int xmin0 = r1.x;
   int ymin0 = r1.y;    
   int xmax0 = r1.x +r1.width;
   int ymax0 = r1.y +r1.height;
   int xmin1 = r2.x;
   int ymin1 = r2.y;    
   int xmax1 = r2.x +r2.width;
   int ymax1 = r2.y +r2.height;
    float w = max(0.f, min(xmax0, xmax1) - max(xmin0, xmin1));
    float h = max(0.f, min(ymax0, ymax1) - max(ymin0, ymin1));
    float i = w * h;
    float u = (xmax0 - xmin0) * (ymax0 - ymin0) + (xmax1 - xmin1) * (ymax1 - ymin1) - i;
    return u <= 0.f ? 0.f : (i / u);
}
 
float CalculateArea(Rect_T r) {
    float i = r.width * r.height;
    return i;
}
 
void ObjectsTracker::predict_loctation(TrackedObject& curObject, int image_width,int image_height, float& pre_x, float& pre_y, float& v_x, float& v_y){
    int numpositions = (int)curObject.lastPositions.size();
    Rect_T prevRect = curObject.lastPositions[numpositions-1];
    Rect_T tmpRect=curObject.lastPositions[numpositions-2];
    float vx_1 = (prevRect.x -tmpRect.x)/(1.0f +curObject.preNumFramesNotDetected);
    float vx_2 = (prevRect.x +prevRect.width -tmpRect.x -tmpRect.width)/(1.0f +curObject.preNumFramesNotDetected);
    float vx_ = min(vx_1, vx_2);
    float vy_1 = (prevRect.y -tmpRect.y)/(1.0f +curObject.preNumFramesNotDetected);
    float vy_2 = (prevRect.y +prevRect.height -tmpRect.y -tmpRect.height)/(1.0f +curObject.preNumFramesNotDetected);
    float vy_ = min(vy_1, vy_2);
    v_x = 0.5f*vx_ + 0.5f*curObject.vx;
    v_y = 0.5f*vy_ + 0.5f*curObject.vy;
    int x = (int)(prevRect.x  + v_x*(1 ) *0.7f +0.5f);
    int y = (int)(prevRect.y  + v_y*(1 ) *0.7f +0.5f);
    x = x >= 0 ? x : 0;
    y = y >= 0 ? y : 0;
    if(x + prevRect.width >= image_width)
        x -= (x + prevRect.width -image_width +1);
    if(y + prevRect.height >= image_height)
        y -= (y + prevRect.height -image_height +1);
    x = x >= 0 ? x : 0;
    y = y >= 0 ? y : 0;
    pre_x = x;
    pre_y = y;
 
}
 
void ObjectsTracker::getObjects(std::vector<ExtObject>& result)
{
    result.clear();
    for(size_t i=0; i < trackedObjects.size(); i++) {
        ObjectStatus status;
        Rect_T r=calcTrackedObjectPositionToShow((int)i, status);
 
       if (CalculateArea(r)==0.f || trackedObjects[i].numFramesDetected < 2){
            continue;
        }
       
        result.push_back(ExtObject(trackedObjects[i].id, r, trackedObjects[i].predict_loc_when_miss, trackedObjects[i].smooth_Positionn, status,
           trackedObjects[i].numFramesDetected, trackedObjects[i].numFramesNotDetected, trackedObjects[i].obj_class, trackedObjects[i].score, trackedObjects[i].miss));
 
   }
}
 
void ObjectsTracker::updateTrackedObjects(const std::vector<Rect_T>& detectedObjects, const std::vector<int> objects_class
        , const std::vector<float> objects_score, int maxTrackLifetime,  int image_width,int image_height)
{
    enum {
        NEW_RECTANGLE=-1,
        INTERSECTED_RECTANGLE=-2
    };
 
    int N1=(int)trackedObjects.size();
    int N2=(int)detectedObjects.size();
 
    for(int i=0; i < N1; i++) {
        trackedObjects[i].numDetectedFrames++;
    }
   
    std::vector<int> correspondence(detectedObjects.size(), NEW_RECTANGLE);
   std::vector<float> correspondenceScore(detectedObjects.size(), 0);
   
    for(int i=0; i < N1; i++) {
        TrackedObject& curObject=trackedObjects[i];
        int bestIndex=-1;
        float bestArea=-1;
        int numpositions=(int)curObject.lastPositions.size();
        Rect_T prevRect=curObject.lastPositions[numpositions-1];
 
       //save predict loctation
       if(numpositions>1)
       {
            float pre_x, pre_y, vx, vy;
            predict_loctation(curObject, image_width, image_height, pre_x, pre_y, vx, vy);
            curObject.vx = vx;
            curObject.vy = vy;
            prevRect.x = (int)pre_x;
            prevRect.y = (int)pre_y;
            curObject.predict_loc_when_miss = prevRect;
       }
       
       //search track loaction
        for(int j=0; j < N2; j++) {
            
           float percentage_IOU = CalculateIOU(prevRect, detectedObjects[j]);
            if ( percentage_IOU > 0.1f ) {//&& objects_class[j] ==  curObject.obj_class
               
               float trackScore = percentage_IOU *1.f / (curObject.numFramesNotDetected + 1);
                if ( percentage_IOU > bestArea && correspondenceScore[j] < trackScore) {
                    bestIndex = j;
                    bestArea = percentage_IOU;
                   correspondenceScore[j] = trackScore;
                }
            }
           
        }
       if (bestIndex >= 0) {
           correspondence[bestIndex] = i;
       }    
    }
 
   //select track loaction
   for (int i = 0; i < N1; i++) {
       TrackedObject& curObject = trackedObjects[i];
       int bestIndex = -1;
       for (int j = 0; j < N2; j++) {
           if (correspondence[j] == i){
               bestIndex = j;
               break;
           }
       }
       if (bestIndex >= 0) {
           correspondence[bestIndex] = i;
           for (int j = 0; j < N2; j++) {
               if (correspondence[j] >= 0)
                   continue;
 
               float percentage_IOU = CalculateIOU(detectedObjects[j], detectedObjects[bestIndex]);            
               if (percentage_IOU > 0.45f  ){//&& objects_class[j] == curObject.obj_class
                   correspondence[j] = INTERSECTED_RECTANGLE;
               }
           }
           curObject.numFramesDetected++;
       }
       else {
 
           curObject.numFramesNotDetected++;
           curObject.miss = 1;
       }
 
   }
 
   //allocate new detected location
    for(int j=0; j < N2; j++) {
        int i = correspondence[j];
        if (i >= 0) {//add position
            trackedObjects[i].lastPositions.push_back(detectedObjects[j]);
            while ((int)trackedObjects[i].lastPositions.size() > (int) parameters.numLastPositionsToTrack) {
                trackedObjects[i].lastPositions.erase(trackedObjects[i].lastPositions.begin());
            }
           trackedObjects[i].preNumFramesNotDetected = trackedObjects[i].numFramesNotDetected;
            trackedObjects[i].numFramesNotDetected = 0;
            trackedObjects[i].score = objects_score[j];
            trackedObjects[i].obj_class = objects_class[j];
           trackedObjects[i].miss = 0;
            //smooth rect
            trackedObjects[i].smooth_Positionn.width = (trackedObjects[i].smooth_Positionn.width *1 +detectedObjects[j].width )/(2);
            trackedObjects[i].smooth_Positionn.height = (trackedObjects[i].smooth_Positionn.height *1 +detectedObjects[j].height)/(2);
            Rect_T r_smooth = trackedObjects[i].smooth_Positionn;
            float weight_p = 0.5f, weight_n = 1.f;
            trackedObjects[i].smooth_Positionn.x = (int)(((r_smooth.x +r_smooth.width*0.5f) *weight_p +(detectedObjects[j].x +detectedObjects[j].width*0.5f)*weight_n)/(weight_p +weight_n)
                                                         +trackedObjects[i].vx *weight_p /(weight_p +weight_n) -r_smooth.width *0.5f);
 
            trackedObjects[i].smooth_Positionn.y = (int)(((r_smooth.y +r_smooth.height*0.5f) *weight_p +(detectedObjects[j].y +detectedObjects[j].height*0.5f)*weight_n)/(weight_p +weight_n)
                                                         +trackedObjects[i].vy *weight_p /(weight_p +weight_n)-r_smooth.height *0.5f);
       } else if (i==NEW_RECTANGLE){ //new object
           
            trackedObjects.push_back(detectedObjects[j]);        
           int _N2 = (int)trackedObjects.size();
           trackedObjects[_N2-1].obj_class = objects_class[j];
            trackedObjects[_N2-1].score = objects_score[j];
           correspondence[j] = _N2 -1;
            trackedObjects[_N2-1].smooth_Positionn.width = detectedObjects[j].width;
            trackedObjects[_N2-1].smooth_Positionn.height = detectedObjects[j].height;
            trackedObjects[_N2-1].smooth_Positionn.x = (detectedObjects[j].x);
            trackedObjects[_N2-1].smooth_Positionn.y = (detectedObjects[j].y);
        }
    }
 
    std::vector<TrackedObject>::iterator it=trackedObjects.begin();
    while( it != trackedObjects.end() ) {
        if ( (it->numFramesNotDetected > maxTrackLifetime)
#if 0
                ||
                (
                 (it->numDetectedFrames <= parameters.numStepsToWaitBeforeFirstShow)
                 &&
                 (it->numFramesNotDetected > parameters.numStepsToTrackWithoutDetectingIfObjectHasNotBeenShown)
                )
#endif
           )
        {
            it=trackedObjects.erase(it);
           
        } else {
            it++;
        }
       
    }
 
}
 
Rect_T ObjectsTracker::calcTrackedObjectPositionToShow(int i, ObjectStatus& status) const
{
   Rect_T r;
   r.x = 0;
   r.y = 0;
   r.width = 0;
   r.height = 0;
 
    if ( (i < 0) || (i >= (int)trackedObjects.size()) ) {
        status = WRONG_OBJECT;
       
        return r;
    }
 
#if 0
    if (trackedObjects[i].numDetectedFrames <= parameters.numStepsToWaitBeforeFirstShow) {
        status = DETECTED_NOT_SHOWN_YET;
        return r;
    }
 
 
    if (trackedObjects[i].numFramesDetected <= parameters.numDetectedToWaitBeforeFirstShow) {
        status = DETECTED_NOT_SHOWN_YET;
        return r;
    }
 
 
    if (trackedObjects[i].numFramesNotDetected > parameters.numStepsToShowWithoutDetecting) {
        status = DETECTED_TEMPORARY_LOST;
       
        return r;
    }
#endif
 
    const TrackedObject::PositionsVector& lastPositions=trackedObjects[i].lastPositions;
 
    int N=(int)lastPositions.size();
    if (N<=0) {
        status = WRONG_OBJECT;
        return r;
    }
 
    return lastPositions[N-1];
 
}