server/dilatometer.c

   1 /**
   2  * @file dilatometer.c
   3  * @purpose Implementation of dilatometer related functions
   4  */
   5
   6 #include "cv.h"
   7 #include "highgui_c.h"
   8 #include "dilatometer.h"
   9 #include <math.h>
  10
  11 // test positions
  12 static double test_left, test_right;
  13
  14 // Canny Edge algorithm variables
  15 int blur = 5;
  16 int lowThreshold = 30;
  17 int ratio = 3;
  18 int kernel_size = 3;
  19
  20 /** Buffers for storing image data.  **/
  21 static CvMat * g_srcRGB  = NULL;        // Source Image
  22 static CvMat * g_srcGray = NULL;        // Gray scale of source image
  23 static CvMat * g_edges   = NULL;        // Detected Edges
  24
  25 /** Pointers for capturing image **/
  26 static CvCapture * g_capture = NULL;
  27 static IplImage * frame  = NULL;        // This is required as you can not use capture with CvMat in C
  28
  29
  30 /**
  31  * Create a test image using left as left edge and right as right edge positions
  32  */
  33 void Dilatometer_TestImage()
  34 {
  35
  36         g_srcRGB = cvCreateMat(480, 640, CV_8UC3);
  37
  38         for( int x = 0; x < 640; ++x)
  39         {
  40                 for (int y = 0; y < 480; ++y)
  41                 {
  42                         CvScalar s;
  43                         for( int i = 0; i < 3; ++i)
  44                         {
  45                                 s.val[i]  =  210 + (rand() % 1000) * 1e-0 - (rand() % 1000) * 1e-0;
  46                                 // Produce an exponential decay around left edge
  47                                 if( x < test_left)
  48                                         s.val[i] *= exp( (x - test_left) / 25);
  49                                 else if( x < 320)
  50                                         s.val[i] *= exp( (test_left - x) / 25);
  51                                 // Produce an exponential decay around right edge
  52                                 else if( x < test_right)
  53                                         s.val[i] *= exp( (x - test_right) / 25);
  54                                 else
  55                                         s.val[i] *= exp( (test_right - x) / 25);
  56                         }
  57                         cvSet2D(g_srcRGB,y,x,s);
  58                 }
  59
  60         }
  61         if (g_srcGray == NULL)
  62         {
  63                 g_srcGray = cvCreateMat(g_srcRGB->rows,g_srcRGB->cols,CV_8UC1);
  64         }
  65         cvCvtColor(g_srcRGB,g_srcGray,CV_RGB2GRAY);
  66 }
  67
  68 /**
  69  * Cleanup Dilatometer pointers
  70  */
  71 void Dilatometer_Cleanup()
  72 {
  73         if (g_capture != NULL)
  74                 cvReleaseCapture(&g_capture);
  75         if (g_srcRGB != NULL)
  76                 cvReleaseMat(&g_srcRGB);
  77         if (g_srcGray != NULL)
  78                 cvReleaseMat(&g_srcGray);
  79         if (g_edges != NULL)
  80                 cvReleaseMat(&g_edges);
  81         if (frame != NULL)
  82                 cvReleaseImageHeader(&frame);
  83 }
  84
  85 /**
  86  * Get an image from the Dilatometer
  87  */
  88 static bool Dilatometer_GetImage()
  89 {
  90         bool result = true;
  91         // If more than one camera is connected, then input needs to be determined, however the camera ID may change after being unplugged
  92         g_capture = cvCreateCameraCapture(0);
  93         //If cvCreateCameraCapture returns NULL there is an error with the camera
  94         if( g_capture == NULL)
  95                 result = false;
  96
  97         // Get the frame and convert it to CvMat
  98         frame =  cvQueryFrame(g_capture);
  99         CvMat stub;
 100         g_srcRGB = cvGetMat(frame,&stub,0,0);
 101
 102         if( g_srcRGB == NULL)
 103                 result = false;
 104
 105         // Convert the image to grayscale
 106         if (g_srcGray == NULL)
 107         {
 108                 g_srcGray = cvCreateMat(g_srcRGB->rows,g_srcRGB->cols,CV_8UC1);
 109         }
 110
 111         cvCvtColor(g_srcRGB,g_srcGray,CV_RGB2GRAY);
 112
 113         return result;
 114 }
 115
 116 void CannyThreshold()
 117 {
 118         if ( g_edges == NULL)
 119         {
 120                 g_edges = cvCreateMat(g_srcGray->rows,g_srcGray->cols,CV_8UC1);
 121         }
 122
 123         // Commented out lines are used during testing to show the image to screen, can also save the test images
 124         //cvShowImage("display", g_srcGray);
 125         //cvWaitKey(0);
 126
 127         // Reduce noise with a kernel blurxblur. Input the grayscale source image, output to edges. (0's mean it's determined from kernel sizes)
 128         cvSmooth( g_srcGray, g_edges, CV_GAUSSIAN, blur, blur ,0 ,0 );
 129
 130         //Save the image
 131         //cvSaveImage("test_blurred.jpg",g_edges,0);
 132                 printf("what about here?\n");
 133
 134         cvShowImage("display", g_edges);
 135         cvWaitKey(0);
 136         // Find the edges in the image
 137         cvCanny( g_edges, g_edges, lowThreshold, lowThreshold*ratio, kernel_size );
 138
 139         //Save the image
 140         //cvSaveImage("test_edge.jpg",g_edges,0);
 141
 142         cvShowImage("display", g_edges);
 143         cvWaitKey(0);
 144                         printf("hopeful\n");
 145
 146 }
 147
 148  /**
 149  * Read the dilatometer image. The value changed will correspond to the new location of the edge.
 150  * @param val - Will store the read value if successful
 151  * @param samples - Number of rows to scan (increasing will slow down performance!)
 152  * @returns true on successful read
 153  */
 154 bool Dilatometer_GetEdge( double * value, int samples)
 155 {
 156         bool result = false;
 157         double average = 0;
 158         // Get the image from the camera
 159         result = Dilatometer_GetImage();
 160         // If an error occured when capturing image then return
 161         if (!result)
 162                 return result;
 163
 164         // Apply the Canny Edge theorem to the image
 165         CannyThreshold();
 166
 167         int width = g_edges->cols;
 168         int height = g_edges->rows;
 169
 170         // If the number of samples is greater than the image height, sample every row
 171         if( samples > height)
 172         {
 173                 samples = height;
 174         }
 175
 176         int sample_height;
 177         int num_edges = 0;      // Number of edges. if each sample location has an edge, then num_edges = samples
 178
 179         for (int i=0; i<samples; i++)
 180         {
 181                 // Determine the position in the rows to find the edges.
 182                 // This will give you a number of evenly spaced samples
 183                 sample_height = ceil(height * (i + 1) / samples) -1;
 184
 185                 // Need to go through each pixel of a row and find all the locations of a line. If there is more than one pixel, average it. note this only works if the canny edge algorithm returns lines about the actual line (no outliers).
 186
 187                 int edge_location=0;
 188                 int num=0;
 189                 for ( int col = 0; col < width; col++)
 190                 {
 191                         // Count the number of points
 192                         // Get the threshold of the pixel at the current location
 193                         CvScalar value = cvGet2D(g_edges, sample_height, col);
 194                         if( value.val[0]> THRES)
 195                         {
 196                                 edge_location += col;
 197                                 num++;
 198                         }
 199                 }
 200                 if( num > 0)
 201                 {
 202                         average += ( edge_location / num );
 203                         num_edges++;
 204                 }
 205         }
 206         if (num_edges > 0)
 207                 average /= num_edges;
 208
 209         if( average > 0)
 210         {
 211                 result = true; //Successfully found an edge
 212                 *value = average;
 213         }
 214         return result;
 215 }
 216
 217  /**
 218  * Read the dilatometer image. The value changed will correspond to the new location of the edge.
 219  * @param val - Will store the read value if successful
 220  * @returns true on successful read
 221  */
 222 bool Dilatometer_Read( double * value)
 223 {
 224         bool result = Dilatometer_GetEdge(value, SAMPLES);
 225         return result;
 226 }
 227
 228 /**
 229  * Initialise the dilatometer
 230  */
 231 void Dilatometer_Init()
 232 {
 233         // Make an initial reading (will allocate memory the first time only).
 234         double val;
 235         Dilatometer_GetEdge(&val, 1);
 236 }
 237
 238 // Overlays a line over the given edge position
 239 void Draw_Edge(double edge)
 240 {
 241         CvScalar value;
 242         value.val[0]=244;
 243         for( int i = 0; i < g_srcGray->rows; i++)
 244         {
 245                 cvSet2D(g_edges,i,edge,value);
 246         }
 247         cvShowImage("display", g_edges);
 248         cvWaitKey(0);
 249         //cvSaveImage("test_edge_avg.jpg",g_edges,0);
 250 }
 251
 252 /* // Test algorithm
 253 static void Dilatometer_GetImageTest( )
 254 {
 255         //Generates Test image
 256         //Dilatometer_TestImage();
 257
 258         //Load Test image
 259         g_srcGray = cvLoadImageM ("testimage4.jpg",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE );
 260 }*/
 261
 262 /**
 263  * For testing purposes
 264  */
 265 int main(int argc, char ** argv)
 266 {
 267         //cvNamedWindow( "display", CV_WINDOW_AUTOSIZE );// Create a window for display.
 268         //gettimeofday(&start, NULL);
 269         test_left = 100;
 270         test_right = 500;
 271         Dilatometer_Init();
 272
 273         cvNamedWindow( "display", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
 274         //double width;
 275
 276         double edge;
 277         Dilatometer_GetEdge(&edge,20000);
 278         //For testing purposes, overlay the given average line over the image
 279         Draw_Edge(edge);
 280
 281         cvDestroyWindow("display");
 282
 283         Dilatometer_Cleanup();
 284
 285 }
 286