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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2010 Stefano Sabatini
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (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 GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * libopencv wrapper functions
  24  */
  25
  26 #include <opencv/cv.h>
  27 #include <opencv/cxcore.h>
  28 #include "libavutil/avstring.h"
  29 #include "libavutil/common.h"
  30 #include "libavutil/file.h"
  31 #include "libavutil/opt.h"
  32 #include "avfilter.h"
  33 #include "formats.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "video.h"
  36
  37 static void fill_iplimage_from_frame(IplImage *img, const AVFrame *frame, enum AVPixelFormat pixfmt)
  38 {
  39     IplImage *tmpimg;
  40     int depth, channels_nb;
  41
  42     if      (pixfmt == AV_PIX_FMT_GRAY8) { depth = IPL_DEPTH_8U;  channels_nb = 1; }
  43     else if (pixfmt == AV_PIX_FMT_BGRA)  { depth = IPL_DEPTH_8U;  channels_nb = 4; }
  44     else if (pixfmt == AV_PIX_FMT_BGR24) { depth = IPL_DEPTH_8U;  channels_nb = 3; }
  45     else return;
  46
  47     tmpimg = cvCreateImageHeader((CvSize){frame->width, frame->height}, depth, channels_nb);
  48     *img = *tmpimg;
  49     img->imageData = img->imageDataOrigin = frame->data[0];
  50     img->dataOrder = IPL_DATA_ORDER_PIXEL;
  51     img->origin    = IPL_ORIGIN_TL;
  52     img->widthStep = frame->linesize[0];
  53 }
  54
  55 static void fill_frame_from_iplimage(AVFrame *frame, const IplImage *img, enum AVPixelFormat pixfmt)
  56 {
  57     frame->linesize[0] = img->widthStep;
  58     frame->data[0]     = img->imageData;
  59 }
  60
  61 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  62 {
  63     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  64         AV_PIX_FMT_BGR24, AV_PIX_FMT_BGRA, AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_NONE
  65     };
  66     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
  67     if (!fmts_list)
  68         return AVERROR(ENOMEM);
  69     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
  70 }
  71
  72 typedef struct OCVContext {
  73     const AVClass *class;
  74     char *name;
  75     char *params;
  76     int (*init)(AVFilterContext *ctx, const char *args);
  77     void (*uninit)(AVFilterContext *ctx);
  78     void (*end_frame_filter)(AVFilterContext *ctx, IplImage *inimg, IplImage *outimg);
  79     void *priv;
  80 } OCVContext;
  81
  82 typedef struct SmoothContext {
  83     int type;
  84     int    param1, param2;
  85     double param3, param4;
  86 } SmoothContext;
  87
  88 static av_cold int smooth_init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
  89 {
  90     OCVContext *s = ctx->priv;
  91     SmoothContext *smooth = s->priv;
  92     char type_str[128] = "gaussian";
  93
  94     smooth->param1 = 3;
  95     smooth->param2 = 0;
  96     smooth->param3 = 0.0;
  97     smooth->param4 = 0.0;
  98
  99     if (args)
 100         sscanf(args, "%127[^|]|%d|%d|%lf|%lf", type_str, &smooth->param1, &smooth->param2, &smooth->param3, &smooth->param4);
 101
 102     if      (!strcmp(type_str, "blur"         )) smooth->type = CV_BLUR;
 103     else if (!strcmp(type_str, "blur_no_scale")) smooth->type = CV_BLUR_NO_SCALE;
 104     else if (!strcmp(type_str, "median"       )) smooth->type = CV_MEDIAN;
 105     else if (!strcmp(type_str, "gaussian"     )) smooth->type = CV_GAUSSIAN;
 106     else if (!strcmp(type_str, "bilateral"    )) smooth->type = CV_BILATERAL;
 107     else {
 108         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Smoothing type '%s' unknown.\n", type_str);
 109         return AVERROR(EINVAL);
 110     }
 111
 112     if (smooth->param1 < 0 || !(smooth->param1%2)) {
 113         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 114                "Invalid value '%d' for param1, it has to be a positive odd number\n",
 115                smooth->param1);
 116         return AVERROR(EINVAL);
 117     }
 118     if ((smooth->type == CV_BLUR || smooth->type == CV_BLUR_NO_SCALE || smooth->type == CV_GAUSSIAN) &&
 119         (smooth->param2 < 0 || (smooth->param2 && !(smooth->param2%2)))) {
 120         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 121                "Invalid value '%d' for param2, it has to be zero or a positive odd number\n",
 122                smooth->param2);
 123         return AVERROR(EINVAL);
 124     }
 125
 126     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "type:%s param1:%d param2:%d param3:%f param4:%f\n",
 127            type_str, smooth->param1, smooth->param2, smooth->param3, smooth->param4);
 128     return 0;
 129 }
 130
 131 static void smooth_end_frame_filter(AVFilterContext *ctx, IplImage *inimg, IplImage *outimg)
 132 {
 133     OCVContext *s = ctx->priv;
 134     SmoothContext *smooth = s->priv;
 135     cvSmooth(inimg, outimg, smooth->type, smooth->param1, smooth->param2, smooth->param3, smooth->param4);
 136 }
 137
 138 static int read_shape_from_file(int *cols, int *rows, int **values, const char *filename,
 139                                 void *log_ctx)
 140 {
 141     uint8_t *buf, *p, *pend;
 142     size_t size;
 143     int ret, i, j, w;
 144
 145     if ((ret = av_file_map(filename, &buf, &size, 0, log_ctx)) < 0)
 146         return ret;
 147
 148     /* prescan file to get the number of lines and the maximum width */
 149     w = 0;
 150     for (i = 0; i < size; i++) {
 151         if (buf[i] == '\n') {
 152             if (*rows == INT_MAX) {
 153                 av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Overflow on the number of rows in the file\n");
 154                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 155             }
 156             ++(*rows);
 157             *cols = FFMAX(*cols, w);
 158             w = 0;
 159         } else if (w == INT_MAX) {
 160             av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Overflow on the number of columns in the file\n");
 161             return AVERROR_INVALIDDATA;
 162         }
 163         w++;
 164     }
 165     if (*rows > (SIZE_MAX / sizeof(int) / *cols)) {
 166         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "File with size %dx%d is too big\n",
 167                *rows, *cols);
 168         return AVERROR_INVALIDDATA;
 169     }
 170     if (!(*values = av_mallocz_array(sizeof(int) * *rows, *cols)))
 171         return AVERROR(ENOMEM);
 172
 173     /* fill *values */
 174     p    = buf;
 175     pend = buf + size-1;
 176     for (i = 0; i < *rows; i++) {
 177         for (j = 0;; j++) {
 178             if (p > pend || *p == '\n') {
 179                 p++;
 180                 break;
 181             } else
 182                 (*values)[*cols*i + j] = !!av_isgraph(*(p++));
 183         }
 184     }
 185     av_file_unmap(buf, size);
 186
 187 #ifdef DEBUG
 188     {
 189         char *line;
 190         if (!(line = av_malloc(*cols + 1)))
 191             return AVERROR(ENOMEM);
 192         for (i = 0; i < *rows; i++) {
 193             for (j = 0; j < *cols; j++)
 194                 line[j] = (*values)[i * *cols + j] ? '@' : ' ';
 195             line[j] = 0;
 196             av_log(log_ctx, AV_LOG_DEBUG, "%3d: %s\n", i, line);
 197         }
 198         av_free(line);
 199     }
 200 #endif
 201
 202     return 0;
 203 }
 204
 205 static int parse_iplconvkernel(IplConvKernel **kernel, char *buf, void *log_ctx)
 206 {
 207     char shape_filename[128] = "", shape_str[32] = "rect";
 208     int cols = 0, rows = 0, anchor_x = 0, anchor_y = 0, shape = CV_SHAPE_RECT;
 209     int *values = NULL, ret = 0;
 210
 211     sscanf(buf, "%dx%d+%dx%d/%32[^=]=%127s", &cols, &rows, &anchor_x, &anchor_y, shape_str, shape_filename);
 212
 213     if      (!strcmp(shape_str, "rect"   )) shape = CV_SHAPE_RECT;
 214     else if (!strcmp(shape_str, "cross"  )) shape = CV_SHAPE_CROSS;
 215     else if (!strcmp(shape_str, "ellipse")) shape = CV_SHAPE_ELLIPSE;
 216     else if (!strcmp(shape_str, "custom" )) {
 217         shape = CV_SHAPE_CUSTOM;
 218         if ((ret = read_shape_from_file(&cols, &rows, &values, shape_filename, log_ctx)) < 0)
 219             return ret;
 220     } else {
 221         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR,
 222                "Shape unspecified or type '%s' unknown.\n", shape_str);
 223         ret = AVERROR(EINVAL);
 224         goto out;
 225     }
 226
 227     if (rows <= 0 || cols <= 0) {
 228         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR,
 229                "Invalid non-positive values for shape size %dx%d\n", cols, rows);
 230         ret = AVERROR(EINVAL);
 231         goto out;
 232     }
 233
 234     if (anchor_x < 0 || anchor_y < 0 || anchor_x >= cols || anchor_y >= rows) {
 235         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR,
 236                "Shape anchor %dx%d is not inside the rectangle with size %dx%d.\n",
 237                anchor_x, anchor_y, cols, rows);
 238         ret = AVERROR(EINVAL);
 239         goto out;
 240     }
 241
 242     *kernel = cvCreateStructuringElementEx(cols, rows, anchor_x, anchor_y, shape, values);
 243     if (!*kernel) {
 244         ret = AVERROR(ENOMEM);
 245         goto out;
 246     }
 247
 248     av_log(log_ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Structuring element: w:%d h:%d x:%d y:%d shape:%s\n",
 249            rows, cols, anchor_x, anchor_y, shape_str);
 250 out:
 251     av_freep(&values);
 252     return ret;
 253 }
 254
 255 typedef struct DilateContext {
 256     int nb_iterations;
 257     IplConvKernel *kernel;
 258 } DilateContext;
 259
 260 static av_cold int dilate_init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
 261 {
 262     OCVContext *s = ctx->priv;
 263     DilateContext *dilate = s->priv;
 264     char default_kernel_str[] = "3x3+0x0/rect";
 265     char *kernel_str = NULL;
 266     const char *buf = args;
 267     int ret;
 268
 269     if (args) {
 270         kernel_str = av_get_token(&buf, "|");
 271
 272         if (!kernel_str)
 273             return AVERROR(ENOMEM);
 274     }
 275
 276     ret = parse_iplconvkernel(&dilate->kernel,
 277                               (!kernel_str || !*kernel_str) ? default_kernel_str
 278                                                             : kernel_str,
 279                               ctx);
 280     av_free(kernel_str);
 281     if (ret < 0)
 282         return ret;
 283
 284     if (!buf || sscanf(buf, "|%d", &dilate->nb_iterations) != 1)
 285         dilate->nb_iterations = 1;
 286     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "iterations_nb:%d\n", dilate->nb_iterations);
 287     if (dilate->nb_iterations <= 0) {
 288         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid non-positive value '%d' for nb_iterations\n",
 289                dilate->nb_iterations);
 290         return AVERROR(EINVAL);
 291     }
 292     return 0;
 293 }
 294
 295 static av_cold void dilate_uninit(AVFilterContext *ctx)
 296 {
 297     OCVContext *s = ctx->priv;
 298     DilateContext *dilate = s->priv;
 299
 300     cvReleaseStructuringElement(&dilate->kernel);
 301 }
 302
 303 static void dilate_end_frame_filter(AVFilterContext *ctx, IplImage *inimg, IplImage *outimg)
 304 {
 305     OCVContext *s = ctx->priv;
 306     DilateContext *dilate = s->priv;
 307     cvDilate(inimg, outimg, dilate->kernel, dilate->nb_iterations);
 308 }
 309
 310 static void erode_end_frame_filter(AVFilterContext *ctx, IplImage *inimg, IplImage *outimg)
 311 {
 312     OCVContext *s = ctx->priv;
 313     DilateContext *dilate = s->priv;
 314     cvErode(inimg, outimg, dilate->kernel, dilate->nb_iterations);
 315 }
 316
 317 typedef struct OCVFilterEntry {
 318     const char *name;
 319     size_t priv_size;
 320     int  (*init)(AVFilterContext *ctx, const char *args);
 321     void (*uninit)(AVFilterContext *ctx);
 322     void (*end_frame_filter)(AVFilterContext *ctx, IplImage *inimg, IplImage *outimg);
 323 } OCVFilterEntry;
 324
 325 static const OCVFilterEntry ocv_filter_entries[] = {
 326     { "dilate", sizeof(DilateContext), dilate_init, dilate_uninit, dilate_end_frame_filter },
 327     { "erode",  sizeof(DilateContext), dilate_init, dilate_uninit, erode_end_frame_filter  },
 328     { "smooth", sizeof(SmoothContext), smooth_init, NULL, smooth_end_frame_filter },
 329 };
 330
 331 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 332 {
 333     OCVContext *s = ctx->priv;
 334     int i;
 335
 336     if (!s->name) {
 337         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No libopencv filter name specified\n");
 338         return AVERROR(EINVAL);
 339     }
 340     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(ocv_filter_entries); i++) {
 341         const OCVFilterEntry *entry = &ocv_filter_entries[i];
 342         if (!strcmp(s->name, entry->name)) {
 343             s->init             = entry->init;
 344             s->uninit           = entry->uninit;
 345             s->end_frame_filter = entry->end_frame_filter;
 346
 347             if (!(s->priv = av_mallocz(entry->priv_size)))
 348                 return AVERROR(ENOMEM);
 349             return s->init(ctx, s->params);
 350         }
 351     }
 352
 353     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No libopencv filter named '%s'\n", s->name);
 354     return AVERROR(EINVAL);
 355 }
 356
 357 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 358 {
 359     OCVContext *s = ctx->priv;
 360
 361     if (s->uninit)
 362         s->uninit(ctx);
 363     av_freep(&s->priv);
 364 }
 365
 366 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 367 {
 368     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 369     OCVContext *s = ctx->priv;
 370     AVFilterLink *outlink= inlink->dst->outputs[0];
 371     AVFrame *out;
 372     IplImage inimg, outimg;
 373
 374     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 375     if (!out) {
 376         av_frame_free(&in);
 377         return AVERROR(ENOMEM);
 378     }
 379     av_frame_copy_props(out, in);
 380
 381     fill_iplimage_from_frame(&inimg , in , inlink->format);
 382     fill_iplimage_from_frame(&outimg, out, inlink->format);
 383     s->end_frame_filter(ctx, &inimg, &outimg);
 384     fill_frame_from_iplimage(out, &outimg, inlink->format);
 385
 386     av_frame_free(&in);
 387
 388     return ff_filter_frame(outlink, out);
 389 }
 390
 391 #define OFFSET(x) offsetof(OCVContext, x)
 392 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 393 static const AVOption ocv_options[] = {
 394     { "filter_name",   NULL, OFFSET(name),   AV_OPT_TYPE_STRING, .flags = FLAGS },
 395     { "filter_params", NULL, OFFSET(params), AV_OPT_TYPE_STRING, .flags = FLAGS },
 396     { NULL }
 397 };
 398
 399 AVFILTER_DEFINE_CLASS(ocv);
 400
 401 static const AVFilterPad avfilter_vf_ocv_inputs[] = {
 402     {
 403         .name         = "default",
 404         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 405         .filter_frame = filter_frame,
 406     },
 407     { NULL }
 408 };
 409
 410 static const AVFilterPad avfilter_vf_ocv_outputs[] = {
 411     {
 412         .name = "default",
 413         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 414     },
 415     { NULL }
 416 };
 417
 418 AVFilter ff_vf_ocv = {
 419     .name          = "ocv",
 420     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply transform using libopencv."),
 421     .priv_size     = sizeof(OCVContext),
 422     .priv_class    = &ocv_class,
 423     .query_formats = query_formats,
 424     .init          = init,
 425     .uninit        = uninit,
 426     .inputs        = avfilter_vf_ocv_inputs,
 427     .outputs       = avfilter_vf_ocv_outputs,
 428 };