trunk/src/jp/nyatla/nyartoolkit/detector/NyARCustomSingleDetectMarker.java

   1 /* \r
   2  * PROJECT: NyARToolkit\r
   3  * --------------------------------------------------------------------------------\r
   4  * This work is based on the original ARToolKit developed by\r
   5  *   Hirokazu Kato\r
   6  *   Mark Billinghurst\r
   7  *   HITLab, University of Washington, Seattle\r
   8  * http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/\r
   9  *\r
  10  * The NyARToolkit is Java version ARToolkit class library.\r
  11  * Copyright (C)2008 R.Iizuka\r
  12  *\r
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or\r
  14  * modify it under the terms of the GNU General Public License\r
  15  * as published by the Free Software Foundation; either version 2\r
  16  * of the License, or (at your option) any later version.\r
  17  * \r
  18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,\r
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of\r
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the\r
  21  * GNU General Public License for more details.\r
  22  * \r
  23  * You should have received a copy of the GNU General Public License\r
  24  * along with this framework; if not, write to the Free Software\r
  25  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA\r
  26  * \r
  27  * For further information please contact.\r
  28  *      http://nyatla.jp/nyatoolkit/\r
  29  *      <airmail(at)ebony.plala.or.jp>\r
  30  * \r
  31  */\r
  32 package jp.nyatla.nyartoolkit.detector;\r
  33 \r
  34 import jp.nyatla.nyartoolkit.NyARException;\r
  35 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.*;\r
  36 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.match.*;\r
  37 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.param.NyARParam;\r
  38 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.pickup.*;\r
  39 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.raster.rgb.*;\r
  40 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.raster.*;\r
  41 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.transmat.*;\r
  42 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.types.NyARIntSize;\r
  43 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.rasterfilter.rgb2bin.*;\r
  44 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.types.*;\r
  45 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.squaredetect.*;\r
  46 \r
  47 /**\r
  48  * 画像からARCodeに最も一致するマーカーを1個検出し、その変換行列を計算するクラスです。\r
  49  * 変換行列を求めるには、detectMarkerLite関数にラスタイメージを入力して、計算対象の矩形を特定します。\r
  50  * detectMarkerLiteが成功すると、getTransmationMatrix等の関数が使用可能な状態になり、変換行列を求めることができます。\r
  51  * \r
  52  * \r
  53  */\r
  54 public class NyARCustomSingleDetectMarker\r
  55 {\r
  56         private static final int AR_SQUARE_MAX = 100;\r
  57 \r
  58         private boolean _is_continue = false;\r
  59         private NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA _match_patt;\r
  60         private INyARSquareDetector _square_detect;\r
  61 \r
  62         private final NyARSquareStack _square_list = new NyARSquareStack(AR_SQUARE_MAX);\r
  63 \r
  64         protected INyARTransMat _transmat;\r
  65 \r
  66         private double _marker_width;\r
  67         // 検出結果の保存用\r
  68         private int _detected_direction;\r
  69         private double _detected_confidence;\r
  70         private NyARSquare _detected_square;\r
  71         private INyARColorPatt _patt;\r
  72         //画処理用\r
  73         private NyARBinRaster _bin_raster;\r
  74         protected INyARRasterFilter_RgbToBin _tobin_filter;\r
  75 \r
  76         private NyARMatchPattDeviationColorData _deviation_data;\r
  77         /**\r
  78          * 検出するARCodeとカメラパラメータから、1個のARCodeを検出するNyARSingleDetectMarkerインスタンスを作ります。\r
  79          * \r
  80          * @param i_param\r
  81          * カメラパラメータを指定します。\r
  82          * @param i_code\r
  83          * 検出するARCodeを指定します。\r
  84          * @param i_marker_width\r
  85          * ARコードの物理サイズを、ミリメートルで指定します。\r
  86          * @param i_filter\r
  87          * RGB→BIN変換フィルタを指定します。\r
  88          * @throws NyARException\r
  89          */\r
  90         public NyARCustomSingleDetectMarker(NyARParam i_param, NyARCode i_code, double i_marker_width,INyARRasterFilter_RgbToBin i_filter) throws NyARException\r
  91         {\r
  92                 final NyARIntSize scr_size=i_param.getScreenSize();             \r
  93                 // 解析オブジェクトを作る\r
  94 //              this._square_detect = new NyARSquareDetector_ARToolKit(i_param.getDistortionFactor(),scr_size);\r
  95                 this._square_detect = new NyARSquareDetector_Rle(i_param.getDistortionFactor(),scr_size);\r
  96                 this._transmat = new NyARTransMat(i_param);\r
  97                 // 比較コードを保存\r
  98                 this._marker_width = i_marker_width;\r
  99                 //パターンピックアップを作成\r
 100 //              this._patt = new NyARColorPatt_O1(i_code.getWidth(), i_code.getHeight());\r
 101                 this._patt = new NyARColorPatt_O3(i_code.getWidth(), i_code.getHeight());\r
 102 //              this._patt = new NyARColorPatt_Perspective(i_code.getWidth(), i_code.getHeight(),25);\r
 103                 //取得パターンの差分データ器を作成\r
 104                 this._deviation_data=new NyARMatchPattDeviationColorData(i_code.getWidth(),i_code.getHeight());\r
 105                 //i_code用の評価器を作成\r
 106                 this._match_patt = new NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA(i_code);\r
 107                 \r
 108                 //２値画像バッファを作る\r
 109                 this._bin_raster=new NyARBinRaster(scr_size.w,scr_size.h);\r
 110                 this._tobin_filter=i_filter;\r
 111                 return;\r
 112         }\r
 113 \r
 114         private final NyARMatchPattResult __detectMarkerLite_mr=new NyARMatchPattResult();\r
 115 \r
 116         /**\r
 117          * i_imageにマーカー検出処理を実行し、結果を記録します。\r
 118          * \r
 119          * @param i_raster\r
 120          * マーカーを検出するイメージを指定します。イメージサイズは、カメラパラメータ\r
 121          * と一致していなければなりません。\r
 122          * @return マーカーが検出できたかを真偽値で返します。\r
 123          * @throws NyARException\r
 124          */\r
 125         public boolean detectMarkerLite(INyARRgbRaster i_raster) throws NyARException\r
 126         {\r
 127                 //サイズチェック\r
 128                 if(!this._bin_raster.getSize().isEqualSize(i_raster.getSize())){\r
 129                         throw new NyARException();\r
 130                 }\r
 131 \r
 132                 //ラスタを２値イメージに変換する.\r
 133                 this._tobin_filter.doFilter(i_raster,this._bin_raster);\r
 134 \r
 135         \r
 136                 this._detected_square = null;\r
 137                 NyARSquareStack l_square_list = this._square_list;\r
 138                 // スクエアコードを探す\r
 139                 this._square_detect.detectMarker(this._bin_raster, l_square_list);\r
 140 \r
 141 \r
 142                 int number_of_square = l_square_list.getLength();\r
 143                 // コードは見つかった？\r
 144                 if (number_of_square < 1) {\r
 145                         return false;\r
 146                 }\r
 147                                 \r
 148                 boolean result=false;\r
 149                 NyARMatchPattResult mr=this.__detectMarkerLite_mr;\r
 150                 int square_index = 0;\r
 151                 int direction = NyARSquare.DIRECTION_UNKNOWN;\r
 152                 double confidence = 0;\r
 153                 for(int i=0;i<number_of_square;i++){\r
 154                         // 評価基準になるパターンをイメージから切り出す\r
 155                         if (!this._patt.pickFromRaster(i_raster, l_square_list.getItem(i))){\r
 156                                 continue;\r
 157                         }\r
 158                         //取得パターンをカラー差分データに変換して評価する。\r
 159                         this._deviation_data.setRaster(this._patt);\r
 160                         if(!this._match_patt.evaluate(this._deviation_data,mr)){\r
 161                                 continue;\r
 162                         }\r
 163                         final double c2 = mr.confidence;\r
 164                         if (confidence > c2) {\r
 165                                 continue;\r
 166                         }\r
 167                         // もっと一致するマーカーがあったぽい\r
 168                         square_index = i;\r
 169                         direction = mr.direction;\r
 170                         confidence = c2;\r
 171                         result=true;\r
 172                 }\r
 173                 \r
 174                 // マーカー情報を保存\r
 175                 this._detected_square = l_square_list.getItem(square_index);\r
 176                 this._detected_direction = direction;\r
 177                 this._detected_confidence = confidence;\r
 178                 return result;\r
 179         }\r
 180 \r
 181         /**\r
 182          * 検出したマーカーの変換行列を計算して、o_resultへ値を返します。\r
 183          * 直前に実行したdetectMarkerLiteが成功していないと使えません。\r
 184          * \r
 185          * @param o_result\r
 186          * 変換行列を受け取るオブジェクトを指定します。\r
 187          * @throws NyARException\r
 188          */\r
 189         public void getTransmationMatrix(NyARTransMatResult o_result) throws NyARException\r
 190         {\r
 191                 // 一番一致したマーカーの位置とかその辺を計算\r
 192                 if (this._is_continue) {\r
 193                         this._transmat.transMatContinue(this._detected_square,this._detected_direction,this._marker_width, o_result);\r
 194                 } else {\r
 195                         this._transmat.transMat(this._detected_square,this._detected_direction,this._marker_width, o_result);\r
 196                 }\r
 197                 return;\r
 198         }\r
 199         /**\r
 200          * 画面上のマーカ頂点情報を配列へ取得します。\r
 201          * @param o_point\r
 202          * 4要素以上の配列を指定して下さい。先頭の4要素に値がコピーされます。\r
 203          */\r
 204         public void getSquarePosition(NyARIntPoint2d[] o_point)\r
 205         {\r
 206                 NyARIntPoint2d.copyArray(this._detected_square.imvertex,o_point);\r
 207                 return;\r
 208         }\r
 209         /**\r
 210          * 画面上のマーカ頂点情報を配列へのリファレンスを返します。\r
 211          * 返されたオブジェクトはクラスに所有し続けられています。クラスのメンバ関数を実行すると内容が書き変わります。\r
 212          * 外部でデータをストックする場合は、getSquarePositionで複製して下さい。\r
 213          * @return\r
 214          */\r
 215         public NyARIntPoint2d[] refSquarePosition()\r
 216         {\r
 217                 return this._detected_square.imvertex;\r
 218         }\r
 219         \r
 220 \r
 221         /**\r
 222          * 検出したマーカーの一致度を返します。\r
 223          * \r
 224          * @return マーカーの一致度を返します。0～1までの値をとります。 一致度が低い場合には、誤認識の可能性が高くなります。\r
 225          * @throws NyARException\r
 226          */\r
 227         public double getConfidence()\r
 228         {\r
 229                 return this._detected_confidence;\r
 230         }\r
 231 \r
 232         /**\r
 233          * 検出したマーカーの方位を返します。\r
 234          * \r
 235          * @return 0,1,2,3の何れかを返します。\r
 236          */\r
 237         public int getDirection()\r
 238         {\r
 239                 return this._detected_direction;\r
 240         }\r
 241 \r
 242         /**\r
 243          * getTransmationMatrixの計算モードを設定します。 初期値はTRUEです。\r
 244          * \r
 245          * @param i_is_continue\r
 246          * TRUEなら、transMatCont互換の計算をします。 FALSEなら、transMat互換の計算をします。\r
 247          */\r
 248         public void setContinueMode(boolean i_is_continue)\r
 249         {\r
 250                 this._is_continue = i_is_continue;\r
 251         }\r
 252 }\r