server/microscope.c

   1 /**
   2  * @file microscope.c
   3  * @purpose Implementation of microscope related functions
   4  */
   5
   6 #include "cv.h"
   7 #include "highgui_c.h"
   8 #include "microscope.h"
   9 #include <math.h>
  10
  11 // test positions
  12 static double test_left, test_right;
  13
  14 // Canny Edge algorithm variables
  15 int lowThreshold = 30;
  16 int ratio = 3;
  17 int kernel_size = 3;
  18
  19 /** Buffer for storing image data. Stored as a  **/
  20 static CvMat * g_srcRGB  = NULL; // Source Image
  21 static CvMat * g_srcGray = NULL; // Gray scale of source image
  22 static CvMat * g_edges   = NULL; // Detected Edges
  23 static CvMat * g_data    = NULL; // Image to mask edges onto
  24
  25
  26 /** Camera capture pointer **/
  27 static CvCapture * g_capture = NULL;
  28
  29 /**
  30  * Create a test image using left as left edge and right as right edge positions
  31  */
  32 void Dilatometer_TestImage()
  33 {
  34
  35         g_srcRGB = cvCreateMat(480, 640, CV_8UC3);
  36
  37         for( int x = 0; x < 640; ++x)
  38         {
  39                 for (int y = 0; y < 480; ++y)
  40                 {
  41                         CvScalar s;
  42                         for( int i = 0; i < 3; ++i)
  43                         {
  44                                 s.val[i]  =  210 + (rand() % 1000) * 1e-0 - (rand() % 1000) * 1e-0;
  45                                 // Produce an exponential decay around left edge
  46                                 if( x < test_left)
  47                                         s.val[i] *= exp( (x - test_left) / 25);
  48                                 else if( x < 320)
  49                                         s.val[i] *= exp( (test_left - x) / 25);
  50                                 // Produce an exponential decay around right edge
  51                                 else if( x < test_right)
  52                                         s.val[i] *= exp( (x - test_right) / 25);
  53                                 else
  54                                         s.val[i] *= exp( (test_right - x) / 25);
  55                         }
  56                         cvSet2D(g_srcRGB,y,x,s);
  57                 //      if( s.val[0] > 200)
  58                 //              printf("row: %d, col: %d, %f\n", y, x, s.val[0]);
  59                 }
  60
  61         }
  62         if (g_data == NULL)
  63         {
  64                 g_data = cvCreateMat(g_srcRGB->rows,g_srcRGB->cols,CV_8UC1); //IPL_DEPTH_8U?
  65         }
  66         cvCvtColor(g_srcRGB,g_data,CV_RGB2GRAY);
  67 }
  68
  69 /**
  70  * Initialise the dilatometer
  71  */
  72 void Microscope_Init()
  73 {
  74
  75         // Make an initial reading (will allocate memory the first time only).
  76         double val;
  77         Microscope_Read(&val, 1);
  78 }
  79
  80 /**
  81  * Cleanup Interferometer stuff
  82  */
  83 void Microscope_Cleanup()
  84 {
  85         if (g_data != NULL)
  86                 cvReleaseMat(&g_data);
  87
  88         if (g_capture != NULL)
  89                 cvReleaseCapture(&g_capture);
  90
  91 }
  92
  93 /**
  94  * Get an image from the Dilatometer
  95  */
  96 static void Microscope_GetImage()
  97 {
  98         //Need to implement camera
  99 }
 100
 101 void CannyThreshold()
 102 {
 103
 104         if (g_data == NULL)
 105         {
 106                 g_data = cvCreateMat(g_srcGray->rows,g_srcGray->cols,CV_8UC1);
 107         }
 108
 109         if ( g_edges == NULL)
 110         {
 111                 g_edges = cvCreateMat(g_srcGray->rows,g_srcGray->cols,CV_8UC1);
 112         }
 113
 114         //g_data = 0;
 115         cvShowImage("display", g_srcGray);
 116         cvWaitKey(0);
 117         // Reduce noise with a kernel 3x3. Input the grayscale source image, output to edges. (0's mean it's determined from kernel sizes)
 118         cvSmooth( g_srcGray, g_edges, CV_GAUSSIAN, 9, 9 ,0 ,0 );
 119
 120         cvShowImage("display", g_edges);
 121         cvWaitKey(0);
 122
 123         // Find the edges in the image
 124         lowThreshold = 35;
 125         cvCanny( g_edges, g_edges, lowThreshold, lowThreshold*ratio, kernel_size );
 126
 127         cvShowImage("display", g_edges);
 128         cvWaitKey(0);
 129
 130         // Mask the edges over G_data
 131         //.copyTo( g_data, g_edges);
 132 }
 133
 134 // Test algorithm
 135 static void Microscope_GetImageTest( )
 136 {
 137         //Generates Test image
 138         //Dilatometer_TestImage();
 139
 140         //Load Test image
 141         g_srcGray = cvLoadImageM ("testimage.jpg",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE );
 142         CannyThreshold();
 143 }
 144
 145
 146  /**
 147  * Read the microscope image. The value changed will correspond to the new location of the edge.
 148  * @param val - Will store the read value if successful
 149  * @param samples - Number of rows to scan (increasing will slow down performance!)
 150  * @returns true on successful read
 151  */
 152 bool Microscope_Read( double * value, int samples)
 153 {
 154         bool result = false;
 155         double average = 0;
 156         // Get the image from the camera
 157         Microscope_GetImageTest();
 158
 159         int width = g_edges->cols;
 160         int height = g_edges->rows;
 161
 162         // If the number of samples is greater than the image height, sample every row
 163         if( samples > height)
 164         {
 165                 samples = height;
 166         }
 167
 168         int sample_height;
 169         int num_edges = 0;      // Number of edges. if each sample location has an edge, then num_edges = samples
 170
 171         for (int i=0; i<samples; i++)
 172         {
 173                 // Determine the position in the rows to find the edges.
 174                 // This will give you a number of evenly spaced samples
 175                 sample_height = ceil(height * (i + 1) / samples) -1;
 176
 177                 // 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).
 178
 179                 int edge_location=0;
 180                 int num=0;
 181                 for ( int col = 0; col < width; col++)
 182                 {
 183                         // Count the number of points
 184                         // Get the threshold of the pixel at the current location
 185                         CvScalar value = cvGet2D(g_edges, sample_height, col);
 186                         //printf("row: %d, col: %d, value: %f\n",sample_height, col, value.val[0]);
 187                         if( value.val[0]> THRES)
 188                         {
 189                                 edge_location += col;
 190                                 num++;
 191                         }
 192                 }
 193                 if( num > 0)
 194                 {
 195                         average += ( edge_location / num );
 196                         num_edges++;
 197                         printf("average %f\n", average/num_edges);
 198                 }
 199         }
 200         if (num_edges > 0)
 201                 average /= num_edges;
 202
 203         if( average > 0)
 204         {
 205                 result = true; //Successfully found an edge
 206                 *value = average;
 207         }
 208         return result;
 209 }
 210
 211 // Overlays a line over the given edge position
 212 void Draw_Edge(double edge)
 213 {
 214         CvScalar value;
 215         value.val[0]=244;
 216         for( int i = 0; i < g_srcGray->rows; i++)
 217         {
 218                 cvSet2D(g_edges,i,edge,value);
 219         }
 220         cvShowImage("display", g_edges);
 221         cvWaitKey(0);
 222 }
 223
 224 /**
 225  * For testing purposes
 226  */
 227 int main(int argc, char ** argv)
 228 {
 229         //cvNamedWindow( "display", CV_WINDOW_AUTOSIZE );// Create a window for display.
 230         //gettimeofday(&start, NULL);
 231         test_left = 100;
 232         test_right = 500;
 233         Microscope_Init();
 234
 235         cvNamedWindow( "display", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
 236 //      cvShowImage("display", g_data);
 237 //      cvWaitKey(0);
 238         double width;
 239
 240         double edge;
 241         Microscope_Read(&edge,15);
 242         //For testing purposes, overlay the given average line over the image
 243         Draw_Edge(edge);
 244
 245 }
 246