testing/Camera/dilatometer/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 (frame != NULL)
  76                 cvReleaseImageHeader(&frame);
  77         //if (g_srcRGB != NULL)
  78         //      cvReleaseMat(&g_srcRGB);        // Causing run time error in cvReleaseMat
  79         if (g_srcGray != NULL)
  80                 cvReleaseMat(&g_srcGray);
  81         if (g_edges != NULL)
  82                 cvReleaseMat(&g_edges);
  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         if( g_capture == NULL)
  93         {
  94                 g_capture = cvCreateCameraCapture(0);
  95                 //If cvCreateCameraCapture returns NULL there is an error with the camera
  96                 if( g_capture == NULL)
  97                 {
  98                         result = false;
  99                         return;
 100                 }
 101         }
 102
 103         // Get the frame and convert it to CvMat
 104         frame =  cvQueryFrame(g_capture);
 105         CvMat stub;
 106         g_srcRGB = cvGetMat(frame,&stub,0,0);
 107
 108         if( g_srcRGB == NULL)
 109                 result = false;
 110
 111         // Convert the image to grayscale
 112         if (g_srcGray == NULL)
 113         {
 114                 g_srcGray = cvCreateMat(g_srcRGB->rows,g_srcRGB->cols,CV_8UC1);
 115         }
 116
 117         cvCvtColor(g_srcRGB,g_srcGray,CV_RGB2GRAY);
 118
 119         return result;
 120 }
 121
 122 /**
 123  * Applies the Canny threshold algorithm to the captured image.
 124  */
 125 void CannyThreshold()
 126 {
 127         if ( g_edges == NULL)
 128         {
 129                 g_edges = cvCreateMat(g_srcGray->rows,g_srcGray->cols,CV_8UC1);
 130         }
 131
 132         // Commented out lines are used during testing to show the image to screen, can also save the test images
 133         //cvShowImage("display", g_srcGray);
 134         //cvWaitKey(0);
 135
 136         // Reduce noise with a kernel blurxblur. Input the grayscale source image, output to edges. (0's mean it's determined from kernel sizes)
 137         cvSmooth( g_srcGray, g_edges, CV_GAUSSIAN, blur, blur ,0 ,0 );
 138
 139         //Save the image
 140         //cvSaveImage("test_blurred.jpg",g_edges,0);
 141
 142         //cvShowImage("display", g_edges);
 143         //cvWaitKey(0);
 144
 145         // Find the edges in the image
 146         cvCanny( g_edges, g_edges, lowThreshold, lowThreshold*ratio, kernel_size );
 147
 148         //Save the image
 149         //cvSaveImage("test_edge.jpg",g_edges,0);
 150
 151         //cvShowImage("display", g_edges);
 152         //cvWaitKey(0);
 153
 154 }
 155
 156  /**
 157  * Read the dilatometer image. The value changed will correspond to the new location of the edge.
 158  * @param val - Will store the read value if successful
 159  * @param samples - Number of rows to scan (increasing will slow down performance!)
 160  * @returns true on successful read
 161  */
 162 bool Dilatometer_GetEdge( double * value, int samples)
 163 {
 164         bool result = false;
 165         double average = 0;
 166         // Get the image from the camera
 167         result = Dilatometer_GetImage();
 168         // If an error occured when capturing image then return
 169         if (!result)
 170                 return result;
 171
 172         // Apply the Canny Edge theorem to the image
 173         CannyThreshold();
 174
 175         int width = g_edges->cols;
 176         int height = g_edges->rows;
 177
 178         // If the number of samples is greater than the image height, sample every row
 179         if( samples > height)
 180         {
 181                 samples = height;
 182         }
 183
 184         int sample_height;
 185         int num_edges = 0;      // Number of edges. if each sample location has an edge, then num_edges = samples
 186
 187         for (int i=0; i<samples; i++)
 188         {
 189                 // Determine the position in the rows to find the edges.
 190                 // This will give you a number of evenly spaced samples
 191                 sample_height = ceil(height * (i + 1) / samples) -1;
 192
 193                 // 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).
 194
 195                 int edge_location=0;
 196                 int num=0;
 197                 for ( int col = 0; col < width; col++)
 198                 {
 199                         // Count the number of points
 200                         // Get the threshold of the pixel at the current location
 201                         CvScalar value = cvGet2D(g_edges, sample_height, col);
 202                         if( value.val[0]> THRES)
 203                         {
 204                                 edge_location += col;
 205                                 num++;
 206                         }
 207                 }
 208                 if( num > 0)
 209                 {
 210                         average += ( edge_location / num );
 211                         num_edges++;
 212                 }
 213         }
 214         if (num_edges > 0)
 215                 average /= num_edges;
 216
 217         if( average > 0)
 218         {
 219                 result = true; //Successfully found an edge
 220                 *value = average;
 221         }
 222         return result;
 223 }
 224
 225  /**
 226  * Read the dilatometer image. The value changed will correspond to the new location of the edge.
 227  * @param val - Will store the read value if successful
 228  * @returns true on successful read
 229  */
 230 bool Dilatometer_Read( double * value)
 231 {
 232         bool result = Dilatometer_GetEdge(value, SAMPLES);
 233         return result;
 234 }
 235
 236 /**
 237  * Initialise the dilatometer
 238  */
 239 void Dilatometer_Init()
 240 {
 241         // Make an initial reading (will allocate memory the first time only).
 242         double val;
 243         Dilatometer_GetEdge(&val, 1);
 244 }
 245
 246 /**
 247  * Overlays a line over the given edge position
 248  */
 249 void Draw_Edge(double edge)
 250 {
 251         CvScalar value;
 252         value.val[0]=244;
 253         for( int i = 0; i < g_srcGray->rows; i++)
 254         {
 255                 cvSet2D(g_edges,i,edge,value);
 256         }
 257         cvShowImage("display", g_edges);
 258         cvWaitKey(0);
 259         //cvSaveImage("test_edge_avg.jpg",g_edges,0);
 260 }
 261
 262 /* // Test algorithm
 263 static void Dilatometer_GetImageTest( )
 264 {
 265         //Generates Test image
 266         //Dilatometer_TestImage();
 267
 268         //Load Test image
 269         g_srcGray = cvLoadImageM ("testimage4.jpg",CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE );
 270 }*/
 271
 272 /**
 273  * For testing purposes
 274  */
 275 int main(int argc, char ** argv)
 276 {
 277         //cvNamedWindow( "display", CV_WINDOW_AUTOSIZE );// Create a window for display.
 278         //gettimeofday(&start, NULL);
 279         test_left = 100;
 280         test_right = 500;
 281         Dilatometer_Init();
 282
 283         cvNamedWindow( "display", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
 284         //double width;
 285
 286         double edge;
 287         Dilatometer_GetEdge(&edge,20000);
 288         //For testing purposes, overlay the given average line over the image
 289         //Draw_Edge(edge);
 290
 291         cvDestroyWindow("display");
 292
 293         Dilatometer_Cleanup();
 294 }
 295