git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_signature.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2017 Gerion Entrup
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  17  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * MPEG-7 video signature calculation and lookup filter
  24  * @see http://epubs.surrey.ac.uk/531590/1/MPEG-7%20Video%20Signature%20Author%27s%20Copy.pdf
  25  */
  26
  27 #include <float.h>
  28 #include "libavcodec/put_bits.h"
  29 #include "libavformat/avformat.h"
  30 #include "libavutil/opt.h"
  31 #include "libavutil/avstring.h"
  32 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  33 #include "libavutil/timestamp.h"
  34 #include "avfilter.h"
  35 #include "internal.h"
  36 #include "signature.h"
  37 #include "signature_lookup.c"
  38
  39 #define OFFSET(x) offsetof(SignatureContext, x)
  40 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  41 #define BLOCK_LCM (int64_t) 476985600
  42
  43 static const AVOption signature_options[] = {
  44     { "detectmode", "set the detectmode",
  45         OFFSET(mode),         AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = MODE_OFF}, 0, NB_LOOKUP_MODE-1, FLAGS, "mode" },
  46         { "off",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_OFF},  0, 0, .flags = FLAGS, "mode" },
  47         { "full", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_FULL}, 0, 0, .flags = FLAGS, "mode" },
  48         { "fast", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_FAST}, 0, 0, .flags = FLAGS, "mode" },
  49     { "nb_inputs",  "number of inputs",
  50         OFFSET(nb_inputs),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 1},        1, INT_MAX,          FLAGS },
  51     { "filename",   "filename for output files",
  52         OFFSET(filename),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = ""},       0, NB_FORMATS-1,     FLAGS },
  53     { "format",     "set output format",
  54         OFFSET(format),       AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = FORMAT_BINARY}, 0, 1,           FLAGS , "format" },
  55         { "binary", 0, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FORMAT_BINARY}, 0, 0, FLAGS, "format" },
  56         { "xml",    0, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FORMAT_XML},    0, 0, FLAGS, "format" },
  57     { "th_d",       "threshold to detect one word as similar",
  58         OFFSET(thworddist),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 9000},     1, INT_MAX,          FLAGS },
  59     { "th_dc",      "threshold to detect all words as similar",
  60         OFFSET(thcomposdist), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 60000},    1, INT_MAX,          FLAGS },
  61     { "th_xh",      "threshold to detect frames as similar",
  62         OFFSET(thl1),         AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 116},      1, INT_MAX,          FLAGS },
  63     { "th_di",      "minimum length of matching sequence in frames",
  64         OFFSET(thdi),         AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},        0, INT_MAX,          FLAGS },
  65     { "th_it",      "threshold for relation of good to all frames",
  66         OFFSET(thit),         AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.5},    0.0, 1.0,              FLAGS },
  67     { NULL }
  68 };
  69
  70 AVFILTER_DEFINE_CLASS(signature);
  71
  72 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  73 {
  74     /* all formats with a separate gray value */
  75     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  76         AV_PIX_FMT_GRAY8,
  77         AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_PIX_FMT_YUV411P,
  78         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P,
  79         AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUV444P,
  80         AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
  81         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
  82         AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
  83         AV_PIX_FMT_NV12, AV_PIX_FMT_NV21,
  84         AV_PIX_FMT_NONE
  85     };
  86
  87     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
  88 }
  89
  90 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
  91 {
  92     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
  93     SignatureContext *sic = ctx->priv;
  94     StreamContext *sc = &(sic->streamcontexts[FF_INLINK_IDX(inlink)]);
  95
  96     sc->time_base = inlink->time_base;
  97     /* test for overflow */
  98     sc->divide = (((uint64_t) inlink->w/32) * (inlink->w/32 + 1) * (inlink->h/32 * inlink->h/32 + 1) > INT64_MAX / (BLOCK_LCM * 255));
  99     if (sc->divide) {
 100         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Input dimension too high for precise calculation, numbers will be rounded.\n");
 101     }
 102     sc->w = inlink->w;
 103     sc->h = inlink->h;
 104     return 0;
 105 }
 106
 107 static int get_block_size(const Block *b)
 108 {
 109     return (b->to.y - b->up.y + 1) * (b->to.x - b->up.x + 1);
 110 }
 111
 112 static uint64_t get_block_sum(StreamContext *sc, uint64_t intpic[32][32], const Block *b)
 113 {
 114     uint64_t sum = 0;
 115
 116     int x0, y0, x1, y1;
 117
 118     x0 = b->up.x;
 119     y0 = b->up.y;
 120     x1 = b->to.x;
 121     y1 = b->to.y;
 122
 123     if (x0-1 >= 0 && y0-1 >= 0) {
 124         sum = intpic[y1][x1] + intpic[y0-1][x0-1] - intpic[y1][x0-1] - intpic[y0-1][x1];
 125     } else if (x0-1 >= 0) {
 126         sum = intpic[y1][x1] - intpic[y1][x0-1];
 127     } else if (y0-1 >= 0) {
 128         sum = intpic[y1][x1] - intpic[y0-1][x1];
 129     } else {
 130         sum = intpic[y1][x1];
 131     }
 132     return sum;
 133 }
 134
 135 static int cmp(const uint64_t *a, const uint64_t *b)
 136 {
 137     return *a < *b ? -1 : ( *a > *b ? 1 : 0 );
 138 }
 139
 140 /**
 141  * sets the bit at position pos to 1 in data
 142  */
 143 static void set_bit(uint8_t* data, size_t pos)
 144 {
 145     uint8_t mask = 1 << 7-(pos%8);
 146     data[pos/8] |= mask;
 147 }
 148
 149 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *picref)
 150 {
 151     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 152     SignatureContext *sic = ctx->priv;
 153     StreamContext *sc = &(sic->streamcontexts[FF_INLINK_IDX(inlink)]);
 154     FineSignature* fs;
 155
 156     static const uint8_t pot3[5] = { 3*3*3*3, 3*3*3, 3*3, 3, 1 };
 157     /* indexes of words : 210,217,219,274,334  44,175,233,270,273  57,70,103,237,269  100,285,295,337,354  101,102,111,275,296
 158     s2usw = sorted to unsorted wordvec: 44 is at index 5, 57 at index 10...
 159     */
 160     static const unsigned int wordvec[25] = {44,57,70,100,101,102,103,111,175,210,217,219,233,237,269,270,273,274,275,285,295,296,334,337,354};
 161     static const uint8_t      s2usw[25]   = { 5,10,11, 15, 20, 21, 12, 22,  6,  0,  1,  2,  7, 13, 14,  8,  9,  3, 23, 16, 17, 24,  4, 18, 19};
 162
 163     uint8_t wordt2b[5] = { 0, 0, 0, 0, 0 }; /* word ternary to binary */
 164     uint64_t intpic[32][32];
 165     uint64_t rowcount;
 166     uint8_t *p = picref->data[0];
 167     int inti, intj;
 168     int *intjlut;
 169
 170     uint64_t conflist[DIFFELEM_SIZE];
 171     int f = 0, g = 0, w = 0;
 172     int32_t dh1 = 1, dh2 = 1, dw1 = 1, dw2 = 1, a, b;
 173     int64_t denom;
 174     int i, j, k, ternary;
 175     uint64_t blocksum;
 176     int blocksize;
 177     int64_t th; /* threshold */
 178     int64_t sum;
 179
 180     int64_t precfactor = (sc->divide) ? 65536 : BLOCK_LCM;
 181
 182     /* initialize fs */
 183     if (sc->curfinesig) {
 184         fs = av_mallocz(sizeof(FineSignature));
 185         if (!fs)
 186             return AVERROR(ENOMEM);
 187         sc->curfinesig->next = fs;
 188         fs->prev = sc->curfinesig;
 189         sc->curfinesig = fs;
 190     } else {
 191         fs = sc->curfinesig = sc->finesiglist;
 192         sc->curcoarsesig1->first = fs;
 193     }
 194
 195     fs->pts = picref->pts;
 196     fs->index = sc->lastindex++;
 197
 198     memset(intpic, 0, sizeof(uint64_t)*32*32);
 199     intjlut = av_malloc_array(inlink->w, sizeof(int));
 200     if (!intjlut)
 201         return AVERROR(ENOMEM);
 202     for (i = 0; i < inlink->w; i++) {
 203         intjlut[i] = (i*32)/inlink->w;
 204     }
 205
 206     for (i = 0; i < inlink->h; i++) {
 207         inti = (i*32)/inlink->h;
 208         for (j = 0; j < inlink->w; j++) {
 209             intj = intjlut[j];
 210             intpic[inti][intj] += p[j];
 211         }
 212         p += picref->linesize[0];
 213     }
 214     av_freep(&intjlut);
 215
 216     /* The following calculates a summed area table (intpic) and brings the numbers
 217      * in intpic to the same denominator.
 218      * So you only have to handle the numinator in the following sections.
 219      */
 220     dh1 = inlink->h / 32;
 221     if (inlink->h % 32)
 222         dh2 = dh1 + 1;
 223     dw1 = inlink->w / 32;
 224     if (inlink->w % 32)
 225         dw2 = dw1 + 1;
 226     denom = (sc->divide) ? dh1 * dh2 * dw1 * dw2 : 1;
 227
 228     for (i = 0; i < 32; i++) {
 229         rowcount = 0;
 230         a = 1;
 231         if (dh2 > 1) {
 232             a = ((inlink->h*(i+1))%32 == 0) ? (inlink->h*(i+1))/32 - 1 : (inlink->h*(i+1))/32;
 233             a -= ((inlink->h*i)%32 == 0) ? (inlink->h*i)/32 - 1 : (inlink->h*i)/32;
 234             a = (a == dh1)? dh2 : dh1;
 235         }
 236         for (j = 0; j < 32; j++) {
 237             b = 1;
 238             if (dw2 > 1) {
 239                 b = ((inlink->w*(j+1))%32 == 0) ? (inlink->w*(j+1))/32 - 1 : (inlink->w*(j+1))/32;
 240                 b -= ((inlink->w*j)%32 == 0) ? (inlink->w*j)/32 - 1 : (inlink->w*j)/32;
 241                 b = (b == dw1)? dw2 : dw1;
 242             }
 243             rowcount += intpic[i][j] * a * b * precfactor / denom;
 244             if (i > 0) {
 245                 intpic[i][j] = intpic[i-1][j] + rowcount;
 246             } else {
 247                 intpic[i][j] = rowcount;
 248             }
 249         }
 250     }
 251
 252     denom = (sc->divide) ? 1 : dh1 * dh2 * dw1 * dw2;
 253
 254     for (i = 0; i < ELEMENT_COUNT; i++) {
 255         const ElemCat* elemcat = elements[i];
 256         int64_t* elemsignature;
 257         uint64_t* sortsignature;
 258
 259         elemsignature = av_malloc_array(elemcat->elem_count, sizeof(int64_t));
 260         if (!elemsignature)
 261             return AVERROR(ENOMEM);
 262         sortsignature = av_malloc_array(elemcat->elem_count, sizeof(int64_t));
 263         if (!sortsignature) {
 264             av_freep(&elemsignature);
 265             return AVERROR(ENOMEM);
 266         }
 267
 268         for (j = 0; j < elemcat->elem_count; j++) {
 269             blocksum = 0;
 270             blocksize = 0;
 271             for (k = 0; k < elemcat->left_count; k++) {
 272                 blocksum += get_block_sum(sc, intpic, &elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
 273                 blocksize += get_block_size(&elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
 274             }
 275             sum = blocksum / blocksize;
 276             if (elemcat->av_elem) {
 277                 sum -= 128 * precfactor * denom;
 278             } else {
 279                 blocksum = 0;
 280                 blocksize = 0;
 281                 for (; k < elemcat->block_count; k++) {
 282                     blocksum += get_block_sum(sc, intpic, &elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
 283                     blocksize += get_block_size(&elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
 284                 }
 285                 sum -= blocksum / blocksize;
 286                 conflist[g++] = FFABS(sum * 8 / (precfactor * denom));
 287             }
 288
 289             elemsignature[j] = sum;
 290             sortsignature[j] = FFABS(sum);
 291         }
 292
 293         /* get threshold */
 294         qsort(sortsignature, elemcat->elem_count, sizeof(uint64_t), (void*) cmp);
 295         th = sortsignature[(int) (elemcat->elem_count*0.333)];
 296
 297         /* ternarize */
 298         for (j = 0; j < elemcat->elem_count; j++) {
 299             if (elemsignature[j] < -th) {
 300                 ternary = 0;
 301             } else if (elemsignature[j] <= th) {
 302                 ternary = 1;
 303             } else {
 304                 ternary = 2;
 305             }
 306             fs->framesig[f/5] += ternary * pot3[f%5];
 307
 308             if (f == wordvec[w]) {
 309                 fs->words[s2usw[w]/5] += ternary * pot3[wordt2b[s2usw[w]/5]++];
 310                 if (w < 24)
 311                     w++;
 312             }
 313             f++;
 314         }
 315         av_freep(&elemsignature);
 316         av_freep(&sortsignature);
 317     }
 318
 319     /* confidence */
 320     qsort(conflist, DIFFELEM_SIZE, sizeof(uint64_t), (void*) cmp);
 321     fs->confidence = FFMIN(conflist[DIFFELEM_SIZE/2], 255);
 322
 323     /* coarsesignature */
 324     if (sc->coarsecount == 0) {
 325         if (sc->curcoarsesig2) {
 326             sc->curcoarsesig1 = av_mallocz(sizeof(CoarseSignature));
 327             if (!sc->curcoarsesig1)
 328                 return AVERROR(ENOMEM);
 329             sc->curcoarsesig1->first = fs;
 330             sc->curcoarsesig2->next = sc->curcoarsesig1;
 331             sc->coarseend = sc->curcoarsesig1;
 332         }
 333     }
 334     if (sc->coarsecount == 45) {
 335         sc->midcoarse = 1;
 336         sc->curcoarsesig2 = av_mallocz(sizeof(CoarseSignature));
 337         if (!sc->curcoarsesig2)
 338             return AVERROR(ENOMEM);
 339         sc->curcoarsesig2->first = fs;
 340         sc->curcoarsesig1->next = sc->curcoarsesig2;
 341         sc->coarseend = sc->curcoarsesig2;
 342     }
 343     for (i = 0; i < 5; i++) {
 344         set_bit(sc->curcoarsesig1->data[i], fs->words[i]);
 345     }
 346     /* assuming the actual frame is the last */
 347     sc->curcoarsesig1->last = fs;
 348     if (sc->midcoarse) {
 349         for (i = 0; i < 5; i++) {
 350             set_bit(sc->curcoarsesig2->data[i], fs->words[i]);
 351         }
 352         sc->curcoarsesig2->last = fs;
 353     }
 354
 355     sc->coarsecount = (sc->coarsecount+1)%90;
 356
 357     /* debug printing finesignature */
 358     if (av_log_get_level() == AV_LOG_DEBUG) {
 359         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "input %d, confidence: %d\n", FF_INLINK_IDX(inlink), fs->confidence);
 360
 361         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "words:");
 362         for (i = 0; i < 5; i++) {
 363             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, " %d:", fs->words[i] );
 364             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, " %d", fs->words[i] / pot3[0] );
 365             for (j = 1; j < 5; j++)
 366                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, ",%d", fs->words[i] % pot3[j-1] / pot3[j] );
 367             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, ";");
 368         }
 369         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "\n");
 370
 371         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "framesignature:");
 372         for (i = 0; i < SIGELEM_SIZE/5; i++) {
 373             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, " %d", fs->framesig[i] / pot3[0] );
 374             for (j = 1; j < 5; j++)
 375                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, ",%d", fs->framesig[i] % pot3[j-1] / pot3[j] );
 376         }
 377         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "\n");
 378     }
 379
 380     if (FF_INLINK_IDX(inlink) == 0)
 381         return ff_filter_frame(inlink->dst->outputs[0], picref);
 382     return 1;
 383 }
 384
 385 static int xml_export(AVFilterContext *ctx, StreamContext *sc, const char* filename)
 386 {
 387     FineSignature* fs;
 388     CoarseSignature* cs;
 389     int i, j;
 390     FILE* f;
 391     unsigned int pot3[5] = { 3*3*3*3, 3*3*3, 3*3, 3, 1 };
 392
 393     f = fopen(filename, "w");
 394     if (!f) {
 395         int err = AVERROR(EINVAL);
 396         char buf[128];
 397         av_strerror(err, buf, sizeof(buf));
 398         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "cannot open xml file %s: %s\n", filename, buf);
 399         return err;
 400     }
 401
 402     /* header */
 403     fprintf(f, "<?xml version='1.0' encoding='ASCII' ?>\n");
 404     fprintf(f, "<Mpeg7 xmlns=\"urn:mpeg:mpeg7:schema:2001\" xmlns:xsi=\"http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance\" xsi:schemaLocation=\"urn:mpeg:mpeg7:schema:2001 schema/Mpeg7-2001.xsd\">\n");
 405     fprintf(f, "  <DescriptionUnit xsi:type=\"DescriptorCollectionType\">\n");
 406     fprintf(f, "    <Descriptor xsi:type=\"VideoSignatureType\">\n");
 407     fprintf(f, "      <VideoSignatureRegion>\n");
 408     fprintf(f, "        <VideoSignatureSpatialRegion>\n");
 409     fprintf(f, "          <Pixel>0 0 </Pixel>\n");
 410     fprintf(f, "          <Pixel>%d %d </Pixel>\n", sc->w - 1, sc->h - 1);
 411     fprintf(f, "        </VideoSignatureSpatialRegion>\n");
 412     fprintf(f, "        <StartFrameOfSpatialRegion>0</StartFrameOfSpatialRegion>\n");
 413     /* hoping num is 1, other values are vague */
 414     fprintf(f, "        <MediaTimeUnit>%d</MediaTimeUnit>\n", sc->time_base.den / sc->time_base.num);
 415     fprintf(f, "        <MediaTimeOfSpatialRegion>\n");
 416     fprintf(f, "          <StartMediaTimeOfSpatialRegion>0</StartMediaTimeOfSpatialRegion>\n");
 417     fprintf(f, "          <EndMediaTimeOfSpatialRegion>%" PRIu64 "</EndMediaTimeOfSpatialRegion>\n", sc->coarseend->last->pts);
 418     fprintf(f, "        </MediaTimeOfSpatialRegion>\n");
 419
 420     /* coarsesignatures */
 421     for (cs = sc->coarsesiglist; cs; cs = cs->next) {
 422         fprintf(f, "        <VSVideoSegment>\n");
 423         fprintf(f, "          <StartFrameOfSegment>%" PRIu32 "</StartFrameOfSegment>\n", cs->first->index);
 424         fprintf(f, "          <EndFrameOfSegment>%" PRIu32 "</EndFrameOfSegment>\n", cs->last->index);
 425         fprintf(f, "          <MediaTimeOfSegment>\n");
 426         fprintf(f, "            <StartMediaTimeOfSegment>%" PRIu64 "</StartMediaTimeOfSegment>\n", cs->first->pts);
 427         fprintf(f, "            <EndMediaTimeOfSegment>%" PRIu64 "</EndMediaTimeOfSegment>\n", cs->last->pts);
 428         fprintf(f, "          </MediaTimeOfSegment>\n");
 429         for (i = 0; i < 5; i++) {
 430             fprintf(f, "          <BagOfWords>");
 431             for (j = 0; j < 31; j++) {
 432                 uint8_t n = cs->data[i][j];
 433                 if (j < 30) {
 434                     fprintf(f, "%d  %d  %d  %d  %d  %d  %d  %d  ", (n & 0x80) >> 7,
 435                                                                    (n & 0x40) >> 6,
 436                                                                    (n & 0x20) >> 5,
 437                                                                    (n & 0x10) >> 4,
 438                                                                    (n & 0x08) >> 3,
 439                                                                    (n & 0x04) >> 2,
 440                                                                    (n & 0x02) >> 1,
 441                                                                    (n & 0x01));
 442                 } else {
 443                     /* print only 3 bit in last byte */
 444                     fprintf(f, "%d  %d  %d ", (n & 0x80) >> 7,
 445                                               (n & 0x40) >> 6,
 446                                               (n & 0x20) >> 5);
 447                 }
 448             }
 449             fprintf(f, "</BagOfWords>\n");
 450         }
 451         fprintf(f, "        </VSVideoSegment>\n");
 452     }
 453
 454     /* finesignatures */
 455     for (fs = sc->finesiglist; fs; fs = fs->next) {
 456         fprintf(f, "        <VideoFrame>\n");
 457         fprintf(f, "          <MediaTimeOfFrame>%" PRIu64 "</MediaTimeOfFrame>\n", fs->pts);
 458         /* confidence */
 459         fprintf(f, "          <FrameConfidence>%d</FrameConfidence>\n", fs->confidence);
 460         /* words */
 461         fprintf(f, "          <Word>");
 462         for (i = 0; i < 5; i++) {
 463             fprintf(f, "%d ", fs->words[i]);
 464             if (i < 4) {
 465                 fprintf(f, " ");
 466             }
 467         }
 468         fprintf(f, "</Word>\n");
 469         /* framesignature */
 470         fprintf(f, "          <FrameSignature>");
 471         for (i = 0; i< SIGELEM_SIZE/5; i++) {
 472             if (i > 0) {
 473                 fprintf(f, " ");
 474             }
 475             fprintf(f, "%d ", fs->framesig[i] / pot3[0]);
 476             for (j = 1; j < 5; j++)
 477                 fprintf(f, " %d ", fs->framesig[i] % pot3[j-1] / pot3[j] );
 478         }
 479         fprintf(f, "</FrameSignature>\n");
 480         fprintf(f, "        </VideoFrame>\n");
 481     }
 482     fprintf(f, "      </VideoSignatureRegion>\n");
 483     fprintf(f, "    </Descriptor>\n");
 484     fprintf(f, "  </DescriptionUnit>\n");
 485     fprintf(f, "</Mpeg7>\n");
 486
 487     fclose(f);
 488     return 0;
 489 }
 490
 491 static int binary_export(AVFilterContext *ctx, StreamContext *sc, const char* filename)
 492 {
 493     FILE* f;
 494     FineSignature* fs;
 495     CoarseSignature* cs;
 496     uint32_t numofsegments = (sc->lastindex + 44)/45;
 497     int i, j;
 498     PutBitContext buf;
 499     /* buffer + header + coarsesignatures + finesignature */
 500     int len = (512 + 6 * 32 + 3*16 + 2 +
 501         numofsegments * (4*32 + 1 + 5*243) +
 502         sc->lastindex * (2 + 32 + 6*8 + 608)) / 8;
 503     uint8_t* buffer = av_malloc_array(len, sizeof(uint8_t));
 504     if (!buffer)
 505         return AVERROR(ENOMEM);
 506
 507     f = fopen(filename, "wb");
 508     if (!f) {
 509         int err = AVERROR(EINVAL);
 510         char buf[128];
 511         av_strerror(err, buf, sizeof(buf));
 512         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "cannot open file %s: %s\n", filename, buf);
 513         av_freep(&buffer);
 514         return err;
 515     }
 516     init_put_bits(&buf, buffer, len);
 517
 518     put_bits32(&buf, 1); /* NumOfSpatial Regions, only 1 supported */
 519     put_bits(&buf, 1, 1); /* SpatialLocationFlag, always the whole image */
 520     put_bits32(&buf, 0); /* PixelX,1 PixelY,1, 0,0 */
 521     put_bits(&buf, 16, sc->w-1 & 0xFFFF); /* PixelX,2 */
 522     put_bits(&buf, 16, sc->h-1 & 0xFFFF); /* PixelY,2 */
 523     put_bits32(&buf, 0); /* StartFrameOfSpatialRegion */
 524     put_bits32(&buf, sc->lastindex); /* NumOfFrames */
 525     /* hoping num is 1, other values are vague */
 526     /* den/num might be greater than 16 bit, so cutting it */
 527     put_bits(&buf, 16, 0xFFFF & (sc->time_base.den / sc->time_base.num)); /* MediaTimeUnit */
 528     put_bits(&buf, 1, 1); /* MediaTimeFlagOfSpatialRegion */
 529     put_bits32(&buf, 0); /* StartMediaTimeOfSpatialRegion */
 530     put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & sc->coarseend->last->pts); /* EndMediaTimeOfSpatialRegion */
 531     put_bits32(&buf, numofsegments); /* NumOfSegments */
 532     /* coarsesignatures */
 533     for (cs = sc->coarsesiglist; cs; cs = cs->next) {
 534         put_bits32(&buf, cs->first->index); /* StartFrameOfSegment */
 535         put_bits32(&buf, cs->last->index); /* EndFrameOfSegment */
 536         put_bits(&buf, 1, 1); /* MediaTimeFlagOfSegment */
 537         put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & cs->first->pts); /* StartMediaTimeOfSegment */
 538         put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & cs->last->pts); /* EndMediaTimeOfSegment */
 539         for (i = 0; i < 5; i++) {
 540             /* put 243 bits ( = 7 * 32 + 19 = 8 * 28 + 19) into buffer */
 541             for (j = 0; j < 30; j++) {
 542                 put_bits(&buf, 8, cs->data[i][j]);
 543             }
 544             put_bits(&buf, 3, cs->data[i][30] >> 5);
 545         }
 546     }
 547     /* finesignatures */
 548     put_bits(&buf, 1, 0); /* CompressionFlag, only 0 supported */
 549     for (fs = sc->finesiglist; fs; fs = fs->next) {
 550         put_bits(&buf, 1, 1); /* MediaTimeFlagOfFrame */
 551         put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & fs->pts); /* MediaTimeOfFrame */
 552         put_bits(&buf, 8, fs->confidence); /* FrameConfidence */
 553         for (i = 0; i < 5; i++) {
 554             put_bits(&buf, 8, fs->words[i]); /* Words */
 555         }
 556         /* framesignature */
 557         for (i = 0; i < SIGELEM_SIZE/5; i++) {
 558             put_bits(&buf, 8, fs->framesig[i]);
 559         }
 560     }
 561
 562     avpriv_align_put_bits(&buf);
 563     flush_put_bits(&buf);
 564     fwrite(buffer, 1, put_bits_count(&buf)/8, f);
 565     fclose(f);
 566     av_freep(&buffer);
 567     return 0;
 568 }
 569
 570 static int export(AVFilterContext *ctx, StreamContext *sc, int input)
 571 {
 572     SignatureContext* sic = ctx->priv;
 573     char filename[1024];
 574
 575     if (sic->nb_inputs > 1) {
 576         /* error already handled */
 577         av_assert0(av_get_frame_filename(filename, sizeof(filename), sic->filename, input) == 0);
 578     } else {
 579         if (av_strlcpy(filename, sic->filename, sizeof(filename)) >= sizeof(filename))
 580             return AVERROR(EINVAL);
 581     }
 582     if (sic->format == FORMAT_XML) {
 583         return xml_export(ctx, sc, filename);
 584     } else {
 585         return binary_export(ctx, sc, filename);
 586     }
 587 }
 588
 589 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 590 {
 591     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 592     SignatureContext *sic = ctx->priv;
 593     StreamContext *sc, *sc2;
 594     MatchingInfo match;
 595     int i, j, ret;
 596     int lookup = 1; /* indicates wheather EOF of all files is reached */
 597
 598     /* process all inputs */
 599     for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++){
 600         sc = &(sic->streamcontexts[i]);
 601
 602         ret = ff_request_frame(ctx->inputs[i]);
 603
 604         /* return if unexpected error occurs in input stream */
 605         if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF)
 606             return ret;
 607
 608         /* export signature at EOF */
 609         if (ret == AVERROR_EOF && !sc->exported) {
 610             /* export if wanted */
 611             if (strlen(sic->filename) > 0) {
 612                 if (export(ctx, sc, i) < 0)
 613                     return ret;
 614             }
 615             sc->exported = 1;
 616         }
 617         lookup &= sc->exported;
 618     }
 619
 620     /* signature lookup */
 621     if (lookup && sic->mode != MODE_OFF) {
 622         /* iterate over every pair */
 623         for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++) {
 624             sc = &(sic->streamcontexts[i]);
 625             for (j = i+1; j < sic->nb_inputs; j++) {
 626                 sc2 = &(sic->streamcontexts[j]);
 627                 match = lookup_signatures(ctx, sic, sc, sc2, sic->mode);
 628                 if (match.score != 0) {
 629                     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "matching of video %d at %f and %d at %f, %d frames matching\n",
 630                             i, ((double) match.first->pts * sc->time_base.num) / sc->time_base.den,
 631                             j, ((double) match.second->pts * sc2->time_base.num) / sc2->time_base.den,
 632                             match.matchframes);
 633                     if (match.whole)
 634                         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "whole video matching\n");
 635                 } else {
 636                     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "no matching of video %d and %d\n", i, j);
 637                 }
 638             }
 639         }
 640     }
 641
 642     return ret;
 643 }
 644
 645 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 646 {
 647
 648     SignatureContext *sic = ctx->priv;
 649     StreamContext *sc;
 650     int i, ret;
 651     char tmp[1024];
 652
 653     sic->streamcontexts = av_mallocz(sic->nb_inputs * sizeof(StreamContext));
 654     if (!sic->streamcontexts)
 655         return AVERROR(ENOMEM);
 656
 657     for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++) {
 658         AVFilterPad pad = {
 659             .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 660             .name = av_asprintf("in%d", i),
 661             .config_props = config_input,
 662             .filter_frame = filter_frame,
 663         };
 664
 665         if (!pad.name)
 666             return AVERROR(ENOMEM);
 667
 668         sc = &(sic->streamcontexts[i]);
 669
 670         sc->lastindex = 0;
 671         sc->finesiglist = av_mallocz(sizeof(FineSignature));
 672         if (!sc->finesiglist)
 673             return AVERROR(ENOMEM);
 674         sc->curfinesig = NULL;
 675
 676         sc->coarsesiglist = av_mallocz(sizeof(CoarseSignature));
 677         if (!sc->coarsesiglist)
 678             return AVERROR(ENOMEM);
 679         sc->curcoarsesig1 = sc->coarsesiglist;
 680         sc->coarseend = sc->coarsesiglist;
 681         sc->coarsecount = 0;
 682         sc->midcoarse = 0;
 683
 684         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
 685             av_freep(&pad.name);
 686             return ret;
 687         }
 688     }
 689
 690     /* check filename */
 691     if (sic->nb_inputs > 1 && strlen(sic->filename) > 0 && av_get_frame_filename(tmp, sizeof(tmp), sic->filename, 0) == -1) {
 692         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "The filename must contain %%d or %%0nd, if you have more than one input.\n");
 693         return AVERROR(EINVAL);
 694     }
 695
 696     return 0;
 697 }
 698
 699
 700
 701 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 702 {
 703     SignatureContext *sic = ctx->priv;
 704     StreamContext *sc;
 705     void* tmp;
 706     FineSignature* finsig;
 707     CoarseSignature* cousig;
 708     int i;
 709
 710
 711     /* free the lists */
 712     if (sic->streamcontexts != NULL) {
 713         for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++) {
 714             sc = &(sic->streamcontexts[i]);
 715             finsig = sc->finesiglist;
 716             cousig = sc->coarsesiglist;
 717
 718             while (finsig) {
 719                 tmp = finsig;
 720                 finsig = finsig->next;
 721                 av_freep(&tmp);
 722             }
 723             sc->finesiglist = NULL;
 724
 725             while (cousig) {
 726                 tmp = cousig;
 727                 cousig = cousig->next;
 728                 av_freep(&tmp);
 729             }
 730             sc->coarsesiglist = NULL;
 731         }
 732         av_freep(&sic->streamcontexts);
 733     }
 734 }
 735
 736 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 737 {
 738     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 739     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 740
 741     outlink->time_base = inlink->time_base;
 742     outlink->frame_rate = inlink->frame_rate;
 743     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
 744     outlink->w = inlink->w;
 745     outlink->h = inlink->h;
 746
 747     return 0;
 748 }
 749
 750 static const AVFilterPad signature_outputs[] = {
 751     {
 752         .name          = "default",
 753         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 754         .request_frame = request_frame,
 755         .config_props  = config_output,
 756     },
 757     { NULL }
 758 };
 759
 760 AVFilter ff_vf_signature = {
 761     .name          = "signature",
 762     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Calculate the MPEG-7 video signature"),
 763     .priv_size     = sizeof(SignatureContext),
 764     .priv_class    = &signature_class,
 765     .init          = init,
 766     .uninit        = uninit,
 767     .query_formats = query_formats,
 768     .outputs       = signature_outputs,
 769     .inputs        = NULL,
 770     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 771 };