Merge pull request #1387 from terfendail:fast_extension
Vadim Pisarevsky
8 years ago
commit
8fbb0ec8eb
2 changed files with 502 additions and 0 deletions
@ -0,0 +1,482 @@ |
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// This file is part of OpenCV project.
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// It is subject to the license terms in the LICENSE file found in the top-level directory
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// of this distribution and at http://opencv.org/license.html.
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#include <opencv2/xfeatures2d.hpp> |
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#ifndef VERIFY_CORNERS |
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#define VERIFY_CORNERS 0 |
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#endif |
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namespace { |
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using namespace cv; |
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#if VERIFY_CORNERS |
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void testCorner(const uchar* ptr, const int pixel[], int K, int N, int threshold) { |
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// check that with the computed "threshold" the pixel is still a corner
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// and that with the increased-by-1 "threshold" the pixel is not a corner anymore
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for( int delta = 0; delta <= 1; delta++ ) |
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{ |
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int v0 = std::min(ptr[0] + threshold + delta, 255); |
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int v1 = std::max(ptr[0] - threshold - delta, 0); |
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int c0 = 0, c1 = 0; |
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for( int k = 0; k < N; k++ ) |
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{ |
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int x = ptr[pixel[k]]; |
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if(x > v0) |
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{ |
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if( ++c0 > K ) |
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break; |
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c1 = 0; |
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} |
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else if( x < v1 ) |
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{ |
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if( ++c1 > K ) |
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break; |
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|
c0 = 0; |
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} |
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|
else |
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{ |
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|
c0 = c1 = 0; |
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} |
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} |
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CV_Assert( (delta == 0 && std::max(c0, c1) > K) || |
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(delta == 1 && std::max(c0, c1) <= K) ); |
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} |
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} |
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#endif |
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template<int patternSize> |
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int cornerScore(const uchar* ptr, const int pixel[], int threshold); |
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template<> |
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int cornerScore<16>(const uchar* ptr, const int pixel[], int threshold) |
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{ |
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const int K = 8, N = K*3 + 1; |
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|
int k, v = ptr[0]; |
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short d[N]; |
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for( k = 0; k < N; k++ ) |
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|
d[k] = (short)(v - ptr[pixel[k]]); |
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#if CV_SSE2 |
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|
__m128i q0 = _mm_set1_epi16(-1000), q1 = _mm_set1_epi16(1000); |
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|
for( k = 0; k < 16; k += 8 ) |
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{ |
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|
__m128i v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+1)); |
||||||
|
__m128i v1 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+2)); |
||||||
|
__m128i a = _mm_min_epi16(v0, v1); |
||||||
|
__m128i b = _mm_max_epi16(v0, v1); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+3)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+4)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+5)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+6)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+7)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+8)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_min_epi16(a, v0)); |
||||||
|
q1 = _mm_min_epi16(q1, _mm_max_epi16(b, v0)); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+9)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_min_epi16(a, v0)); |
||||||
|
q1 = _mm_min_epi16(q1, _mm_max_epi16(b, v0)); |
||||||
|
} |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_sub_epi16(_mm_setzero_si128(), q1)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_unpackhi_epi64(q0, q0)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_srli_si128(q0, 4)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_srli_si128(q0, 2)); |
||||||
|
threshold = (short)_mm_cvtsi128_si32(q0) - 1; |
||||||
|
#else |
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|
int a0 = threshold; |
||||||
|
for( k = 0; k < 16; k += 2 ) |
||||||
|
{ |
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|
int a = std::min((int)d[k+1], (int)d[k+2]); |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+3]); |
||||||
|
if( a <= a0 ) |
||||||
|
continue; |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+4]); |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+5]); |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+6]); |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+7]); |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+8]); |
||||||
|
a0 = std::max(a0, std::min(a, (int)d[k])); |
||||||
|
a0 = std::max(a0, std::min(a, (int)d[k+9])); |
||||||
|
} |
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|
|
||||||
|
int b0 = -a0; |
||||||
|
for( k = 0; k < 16; k += 2 ) |
||||||
|
{ |
||||||
|
int b = std::max((int)d[k+1], (int)d[k+2]); |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+3]); |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+4]); |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+5]); |
||||||
|
if( b >= b0 ) |
||||||
|
continue; |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+6]); |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+7]); |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+8]); |
||||||
|
|
||||||
|
b0 = std::min(b0, std::max(b, (int)d[k])); |
||||||
|
b0 = std::min(b0, std::max(b, (int)d[k+9])); |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
threshold = -b0-1; |
||||||
|
#endif |
||||||
|
|
||||||
|
#if VERIFY_CORNERS |
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|
testCorner(ptr, pixel, K, N, threshold); |
||||||
|
#endif |
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|
return threshold; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
template<> |
||||||
|
int cornerScore<12>(const uchar* ptr, const int pixel[], int threshold) |
||||||
|
{ |
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|
const int K = 6, N = K*3 + 1; |
||||||
|
int k, v = ptr[0]; |
||||||
|
short d[N + 4]; |
||||||
|
for( k = 0; k < N; k++ ) |
||||||
|
d[k] = (short)(v - ptr[pixel[k]]); |
||||||
|
#if CV_SSE2 |
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|
for( k = 0; k < 4; k++ ) |
||||||
|
d[N+k] = d[k]; |
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|
#endif |
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|
|
||||||
|
#if CV_SSE2 |
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|
__m128i q0 = _mm_set1_epi16(-1000), q1 = _mm_set1_epi16(1000); |
||||||
|
for( k = 0; k < 16; k += 8 ) |
||||||
|
{ |
||||||
|
__m128i v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+1)); |
||||||
|
__m128i v1 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+2)); |
||||||
|
__m128i a = _mm_min_epi16(v0, v1); |
||||||
|
__m128i b = _mm_max_epi16(v0, v1); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+3)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+4)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+5)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+6)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_min_epi16(a, v0)); |
||||||
|
q1 = _mm_min_epi16(q1, _mm_max_epi16(b, v0)); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+k+7)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_min_epi16(a, v0)); |
||||||
|
q1 = _mm_min_epi16(q1, _mm_max_epi16(b, v0)); |
||||||
|
} |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_sub_epi16(_mm_setzero_si128(), q1)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_unpackhi_epi64(q0, q0)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_srli_si128(q0, 4)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_srli_si128(q0, 2)); |
||||||
|
threshold = (short)_mm_cvtsi128_si32(q0) - 1; |
||||||
|
#else |
||||||
|
int a0 = threshold; |
||||||
|
for( k = 0; k < 12; k += 2 ) |
||||||
|
{ |
||||||
|
int a = std::min((int)d[k+1], (int)d[k+2]); |
||||||
|
if( a <= a0 ) |
||||||
|
continue; |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+3]); |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+4]); |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+5]); |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+6]); |
||||||
|
a0 = std::max(a0, std::min(a, (int)d[k])); |
||||||
|
a0 = std::max(a0, std::min(a, (int)d[k+7])); |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
int b0 = -a0; |
||||||
|
for( k = 0; k < 12; k += 2 ) |
||||||
|
{ |
||||||
|
int b = std::max((int)d[k+1], (int)d[k+2]); |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+3]); |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+4]); |
||||||
|
if( b >= b0 ) |
||||||
|
continue; |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+5]); |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+6]); |
||||||
|
|
||||||
|
b0 = std::min(b0, std::max(b, (int)d[k])); |
||||||
|
b0 = std::min(b0, std::max(b, (int)d[k+7])); |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
threshold = -b0-1; |
||||||
|
#endif |
||||||
|
|
||||||
|
#if VERIFY_CORNERS |
||||||
|
testCorner(ptr, pixel, K, N, threshold); |
||||||
|
#endif |
||||||
|
return threshold; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
template<> |
||||||
|
int cornerScore<8>(const uchar* ptr, const int pixel[], int threshold) |
||||||
|
{ |
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|
const int K = 4, N = K*3 + 1; |
||||||
|
int k, v = ptr[0]; |
||||||
|
short d[N]; |
||||||
|
for( k = 0; k < N; k++ ) |
||||||
|
d[k] = (short)(v - ptr[pixel[k]]); |
||||||
|
|
||||||
|
#if CV_SSE2 |
||||||
|
__m128i v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+1)); |
||||||
|
__m128i v1 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+2)); |
||||||
|
__m128i a = _mm_min_epi16(v0, v1); |
||||||
|
__m128i b = _mm_max_epi16(v0, v1); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+3)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+4)); |
||||||
|
a = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
b = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d)); |
||||||
|
__m128i q0 = _mm_min_epi16(a, v0); |
||||||
|
__m128i q1 = _mm_max_epi16(b, v0); |
||||||
|
v0 = _mm_loadu_si128((__m128i*)(d+5)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_min_epi16(a, v0)); |
||||||
|
q1 = _mm_min_epi16(q1, _mm_max_epi16(b, v0)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_sub_epi16(_mm_setzero_si128(), q1)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_unpackhi_epi64(q0, q0)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_srli_si128(q0, 4)); |
||||||
|
q0 = _mm_max_epi16(q0, _mm_srli_si128(q0, 2)); |
||||||
|
threshold = (short)_mm_cvtsi128_si32(q0) - 1; |
||||||
|
#else |
||||||
|
int a0 = threshold; |
||||||
|
for( k = 0; k < 8; k += 2 ) |
||||||
|
{ |
||||||
|
int a = std::min((int)d[k+1], (int)d[k+2]); |
||||||
|
if( a <= a0 ) |
||||||
|
continue; |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+3]); |
||||||
|
a = std::min(a, (int)d[k+4]); |
||||||
|
a0 = std::max(a0, std::min(a, (int)d[k])); |
||||||
|
a0 = std::max(a0, std::min(a, (int)d[k+5])); |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
int b0 = -a0; |
||||||
|
for( k = 0; k < 8; k += 2 ) |
||||||
|
{ |
||||||
|
int b = std::max((int)d[k+1], (int)d[k+2]); |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+3]); |
||||||
|
if( b >= b0 ) |
||||||
|
continue; |
||||||
|
b = std::max(b, (int)d[k+4]); |
||||||
|
|
||||||
|
b0 = std::min(b0, std::max(b, (int)d[k])); |
||||||
|
b0 = std::min(b0, std::max(b, (int)d[k+5])); |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
threshold = -b0-1; |
||||||
|
#endif |
||||||
|
|
||||||
|
#if VERIFY_CORNERS |
||||||
|
testCorner(ptr, pixel, K, N, threshold); |
||||||
|
#endif |
||||||
|
return threshold; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
void makeOffsets(int pixel[25], int rowStride, int patternSize) |
||||||
|
{ |
||||||
|
static const int offsets16[][2] = |
||||||
|
{ |
||||||
|
{0, 3}, { 1, 3}, { 2, 2}, { 3, 1}, { 3, 0}, { 3, -1}, { 2, -2}, { 1, -3}, |
||||||
|
{0, -3}, {-1, -3}, {-2, -2}, {-3, -1}, {-3, 0}, {-3, 1}, {-2, 2}, {-1, 3} |
||||||
|
}; |
||||||
|
|
||||||
|
static const int offsets12[][2] = |
||||||
|
{ |
||||||
|
{0, 2}, { 1, 2}, { 2, 1}, { 2, 0}, { 2, -1}, { 1, -2}, |
||||||
|
{0, -2}, {-1, -2}, {-2, -1}, {-2, 0}, {-2, 1}, {-1, 2} |
||||||
|
}; |
||||||
|
|
||||||
|
static const int offsets8[][2] = |
||||||
|
{ |
||||||
|
{0, 1}, { 1, 1}, { 1, 0}, { 1, -1}, |
||||||
|
{0, -1}, {-1, -1}, {-1, 0}, {-1, 1} |
||||||
|
}; |
||||||
|
|
||||||
|
const int (*offsets)[2] = patternSize == 16 ? offsets16 : |
||||||
|
patternSize == 12 ? offsets12 : |
||||||
|
patternSize == 8 ? offsets8 : 0; |
||||||
|
|
||||||
|
CV_Assert(pixel && offsets); |
||||||
|
|
||||||
|
int k = 0; |
||||||
|
for( ; k < patternSize; k++ ) |
||||||
|
pixel[k] = offsets[k][0] + offsets[k][1] * rowStride; |
||||||
|
for( ; k < 25; k++ ) |
||||||
|
pixel[k] = pixel[k - patternSize]; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
template<int patternSize> |
||||||
|
void FASTForPointSet_t( InputArray image, std::vector<KeyPoint>& keypoints, int threshold, bool nonmaxSuppression ) { |
||||||
|
|
||||||
|
Mat img = image.getMat(); |
||||||
|
const int K = patternSize/2, N = patternSize + K + 1; |
||||||
|
|
||||||
|
int i, k, pixel[25]; |
||||||
|
makeOffsets(pixel, (int)img.step, patternSize); |
||||||
|
|
||||||
|
keypoints.clear(); |
||||||
|
|
||||||
|
threshold = std::min(std::max(threshold, 0), 255); |
||||||
|
|
||||||
|
uchar threshold_tab[512]; |
||||||
|
for( i = -255; i <= 255; i++ ) |
||||||
|
threshold_tab[i+255] = (uchar)(i < -threshold ? 1 : i > threshold ? 2 : 0); |
||||||
|
|
||||||
|
AutoBuffer<uchar> _buf((img.cols+16)*3*(sizeof(int) + sizeof(uchar)) + 128); |
||||||
|
uchar* buf[3]; |
||||||
|
buf[0] = _buf; buf[1] = buf[0] + img.cols; buf[2] = buf[1] + img.cols; |
||||||
|
int* cpbuf[3]; |
||||||
|
cpbuf[0] = (int*)alignPtr(buf[2] + img.cols, sizeof(int)) + 1; |
||||||
|
cpbuf[1] = cpbuf[0] + img.cols + 1; |
||||||
|
cpbuf[2] = cpbuf[1] + img.cols + 1; |
||||||
|
memset(buf[0], 0, img.cols*3); |
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// Calculate threshold for the keypoints
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for (size_t keyPointIdx=0; keyPointIdx < keypoints.size(); keyPointIdx++) { |
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// Set response to -1:
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// All keypoints with response <= 0 will be removed afterwards
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|
keypoints[keyPointIdx].response = -1; |
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// Poiter to keyPoint in image
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Point keyPoint = keypoints[keyPointIdx].pt; |
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const uchar* ptr = img.ptr<uchar>(keyPoint.y, keyPoint.x); |
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// value of the pixel at certain position
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int v = ptr[0]; |
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// Initialize Lookup table
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// If k=v --> tab[k] is at the center of the thrshold table
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// The threshold table is made as follows:
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// -255 -threshold 0 +threshold 255
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// 111111111111111111|0000000000000|0000000000000|222222222222222
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const uchar* tab = &threshold_tab[0] - v + 255; |
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// Calculate the fast value
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int d = tab[ptr[pixel[0]]] | tab[ptr[pixel[8]]]; |
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if( d == 0 ) |
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continue; |
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d &= tab[ptr[pixel[2]]] | tab[ptr[pixel[10]]]; |
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d &= tab[ptr[pixel[4]]] | tab[ptr[pixel[12]]]; |
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|
d &= tab[ptr[pixel[6]]] | tab[ptr[pixel[14]]]; |
||||||
|
|
||||||
|
if( d == 0 ) |
||||||
|
continue; |
||||||
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||||||
|
d &= tab[ptr[pixel[1]]] | tab[ptr[pixel[9]]]; |
||||||
|
d &= tab[ptr[pixel[3]]] | tab[ptr[pixel[11]]]; |
||||||
|
d &= tab[ptr[pixel[5]]] | tab[ptr[pixel[13]]]; |
||||||
|
d &= tab[ptr[pixel[7]]] | tab[ptr[pixel[15]]]; |
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|
// For at least half pixels darker than v count the number
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if( d & 1 ) |
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{ |
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int vt = v - threshold, count = 0; |
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for(k = 0; k < N; k++ ) |
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{ |
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|
int x = ptr[pixel[k]]; |
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if(x < vt) |
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|
{ |
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if( ++count > K ) |
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|
{ |
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|
// Calculate score
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|
keypoints[keyPointIdx].response = (uchar)cornerScore<patternSize>(ptr, pixel, threshold); |
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|
// Non Maxima Supression I
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|
if (nonmaxSuppression && keyPointIdx>0 && keypoints[keyPointIdx-1].response < keypoints[keyPointIdx].response) { |
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|
keypoints[keyPointIdx-1].response = -1; |
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|
} |
||||||
|
break; |
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|
} |
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|
} |
||||||
|
else |
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|
count = 0; |
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|
} |
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|
} |
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// For at least half pixels brighter than v count the number
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|
if(d & 2 ) |
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|
{ |
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|
int vt = v + threshold, count = 0; |
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|
|
||||||
|
for(k = 0; k < N; k++ ) |
||||||
|
{ |
||||||
|
int x = ptr[pixel[k]]; |
||||||
|
if(x > vt) |
||||||
|
{ |
||||||
|
if( ++count > K ) |
||||||
|
{ |
||||||
|
// Calculate score
|
||||||
|
keypoints[keyPointIdx].response = (uchar)cornerScore<patternSize>(ptr, pixel, threshold); |
||||||
|
// Non Maxima Suppression I
|
||||||
|
if (nonmaxSuppression && keyPointIdx>0 &&keypoints[keyPointIdx-1].response < keypoints[keyPointIdx].response) { |
||||||
|
keypoints[keyPointIdx-1].response = -1; |
||||||
|
} |
||||||
|
break; |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
else |
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|
count = 0; |
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|
} |
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|
} |
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|
|
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|
} |
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|
|
||||||
|
// Remove unused Keypoints
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|
size_t maxKeypointSize = keypoints.size(); |
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|
for (size_t keyPointIdx=maxKeypointSize; keyPointIdx > 0;) { |
||||||
|
keyPointIdx--; |
||||||
|
if (keypoints[keyPointIdx].response <= 0) { |
||||||
|
keypoints.erase(keypoints.begin() + keyPointIdx); |
||||||
|
} else if (nonmaxSuppression && keyPointIdx>0 && keypoints[keyPointIdx-1].response > keypoints[keyPointIdx].response) { |
||||||
|
// Non Maxima Suppression II
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||||||
|
keypoints.erase(keypoints.begin() + keyPointIdx); |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
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|
} |
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|
|
||||||
|
} |
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|
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namespace cv { |
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|
namespace xfeatures2d { |
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|
void FASTForPointSet(InputArray _img, std::vector<KeyPoint>& keypoints, int threshold, bool nonmax_suppression, int type) |
||||||
|
{ |
||||||
|
if (keypoints.empty()) { |
||||||
|
FAST(_img, keypoints, threshold, nonmax_suppression, type); |
||||||
|
return; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
switch(type) { |
||||||
|
case FastFeatureDetector::TYPE_5_8: |
||||||
|
FASTForPointSet_t<8>(_img, keypoints, threshold, nonmax_suppression); |
||||||
|
break; |
||||||
|
case FastFeatureDetector::TYPE_7_12: |
||||||
|
FASTForPointSet_t<12>(_img, keypoints, threshold, nonmax_suppression); |
||||||
|
break; |
||||||
|
case FastFeatureDetector::TYPE_9_16: |
||||||
|
FASTForPointSet_t<16>(_img, keypoints, threshold, nonmax_suppression); |
||||||
|
break; |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
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