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 "config.h"
  27 #if HAVE_OPENCV2_CORE_CORE_C_H
  28 #include <opencv2/core/core_c.h>
  29 #include <opencv2/imgproc/imgproc_c.h>
  30 #else
  31 #include <opencv/cv.h>
  32 #include <opencv/cxcore.h>
  33 #endif
  34 #include "libavutil/avstring.h"
  35 #include "libavutil/common.h"
  36 #include "libavutil/file.h"
  37 #include "libavutil/opt.h"
  38 #include "avfilter.h"
  39 #include "formats.h"
  40 #include "internal.h"
  41 #include "video.h"
  42
  43 static void fill_iplimage_from_frame(IplImage *img, const AVFrame *frame, enum AVPixelFormat pixfmt)
  44 {
  45     IplImage *tmpimg;
  46     int depth, channels_nb;
  47
  48     if      (pixfmt == AV_PIX_FMT_GRAY8) { depth = IPL_DEPTH_8U;  channels_nb = 1; }
  49     else if (pixfmt == AV_PIX_FMT_BGRA)  { depth = IPL_DEPTH_8U;  channels_nb = 4; }
  50     else if (pixfmt == AV_PIX_FMT_BGR24) { depth = IPL_DEPTH_8U;  channels_nb = 3; }
  51     else return;
  52
  53     tmpimg = cvCreateImageHeader((CvSize){frame->width, frame->height}, depth, channels_nb);
  54     *img = *tmpimg;
  55     img->imageData = img->imageDataOrigin = frame->data[0];
  56     img->dataOrder = IPL_DATA_ORDER_PIXEL;
  57     img->origin    = IPL_ORIGIN_TL;
  58     img->widthStep = frame->linesize[0];
  59 }
  60
  61 static void fill_frame_from_iplimage(AVFrame *frame, const IplImage *img, enum AVPixelFormat pixfmt)
  62 {
  63     frame->linesize[0] = img->widthStep;
  64     frame->data[0]     = img->imageData;
  65 }
  66
  67 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
  68 {
  69     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
  70         AV_PIX_FMT_BGR24, AV_PIX_FMT_BGRA, AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_NONE
  71     };
  72     AVFilterFormats *fmts_list = ff_make_format_list(pix_fmts);
  73     if (!fmts_list)
  74         return AVERROR(ENOMEM);
  75     return ff_set_common_formats(ctx, fmts_list);
  76 }
  77
  78 typedef struct OCVContext {
  79     const AVClass *class;
  80     char *name;
  81     char *params;
  82     int (*init)(AVFilterContext *ctx, const char *args);
  83     void (*uninit)(AVFilterContext *ctx);
  84     void (*end_frame_filter)(AVFilterContext *ctx, IplImage *inimg, IplImage *outimg);
  85     void *priv;
  86 } OCVContext;
  87
  88 typedef struct SmoothContext {
  89     int type;
  90     int    param1, param2;
  91     double param3, param4;
  92 } SmoothContext;
  93
  94 static av_cold int smooth_init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
  95 {
  96     OCVContext *s = ctx->priv;
  97     SmoothContext *smooth = s->priv;
  98     char type_str[128] = "gaussian";
  99
 100     smooth->param1 = 3;
 101     smooth->param2 = 0;
 102     smooth->param3 = 0.0;
 103     smooth->param4 = 0.0;
 104
 105     if (args)
 106         sscanf(args, "%127[^|]|%d|%d|%lf|%lf", type_str, &smooth->param1, &smooth->param2, &smooth->param3, &smooth->param4);
 107
 108     if      (!strcmp(type_str, "blur"         )) smooth->type = CV_BLUR;
 109     else if (!strcmp(type_str, "blur_no_scale")) smooth->type = CV_BLUR_NO_SCALE;
 110     else if (!strcmp(type_str, "median"       )) smooth->type = CV_MEDIAN;
 111     else if (!strcmp(type_str, "gaussian"     )) smooth->type = CV_GAUSSIAN;
 112     else if (!strcmp(type_str, "bilateral"    )) smooth->type = CV_BILATERAL;
 113     else {
 114         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Smoothing type '%s' unknown.\n", type_str);
 115         return AVERROR(EINVAL);
 116     }
 117
 118     if (smooth->param1 < 0 || !(smooth->param1%2)) {
 119         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 120                "Invalid value '%d' for param1, it has to be a positive odd number\n",
 121                smooth->param1);
 122         return AVERROR(EINVAL);
 123     }
 124     if ((smooth->type == CV_BLUR || smooth->type == CV_BLUR_NO_SCALE || smooth->type == CV_GAUSSIAN) &&
 125         (smooth->param2 < 0 || (smooth->param2 && !(smooth->param2%2)))) {
 126         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 127                "Invalid value '%d' for param2, it has to be zero or a positive odd number\n",
 128                smooth->param2);
 129         return AVERROR(EINVAL);
 130     }
 131
 132     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "type:%s param1:%d param2:%d param3:%f param4:%f\n",
 133            type_str, smooth->param1, smooth->param2, smooth->param3, smooth->param4);
 134     return 0;
 135 }
 136
 137 static void smooth_end_frame_filter(AVFilterContext *ctx, IplImage *inimg, IplImage *outimg)
 138 {
 139     OCVContext *s = ctx->priv;
 140     SmoothContext *smooth = s->priv;
 141     cvSmooth(inimg, outimg, smooth->type, smooth->param1, smooth->param2, smooth->param3, smooth->param4);
 142 }
 143
 144 static int read_shape_from_file(int *cols, int *rows, int **values, const char *filename,
 145                                 void *log_ctx)
 146 {
 147     uint8_t *buf, *p, *pend;
 148     size_t size;
 149     int ret, i, j, w;
 150
 151     if ((ret = av_file_map(filename, &buf, &size, 0, log_ctx)) < 0)
 152         return ret;
 153
 154     /* prescan file to get the number of lines and the maximum width */
 155     w = 0;
 156     for (i = 0; i < size; i++) {
 157         if (buf[i] == '\n') {
 158             if (*rows == INT_MAX) {
 159                 av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Overflow on the number of rows in the file\n");
 160                 return AVERROR_INVALIDDATA;
 161             }
 162             ++(*rows);
 163             *cols = FFMAX(*cols, w);
 164             w = 0;
 165         } else if (w == INT_MAX) {
 166             av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "Overflow on the number of columns in the file\n");
 167             return AVERROR_INVALIDDATA;
 168         }
 169         w++;
 170     }
 171     if (*rows > (SIZE_MAX / sizeof(int) / *cols)) {
 172         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "File with size %dx%d is too big\n",
 173                *rows, *cols);
 174         return AVERROR_INVALIDDATA;
 175     }
 176     if (!(*values = av_mallocz_array(sizeof(int) * *rows, *cols)))
 177         return AVERROR(ENOMEM);
 178
 179     /* fill *values */
 180     p    = buf;
 181     pend = buf + size-1;
 182     for (i = 0; i < *rows; i++) {
 183         for (j = 0;; j++) {
 184             if (p > pend || *p == '\n') {
 185                 p++;
 186                 break;
 187             } else
 188                 (*values)[*cols*i + j] = !!av_isgraph(*(p++));
 189         }
 190     }
 191     av_file_unmap(buf, size);
 192
 193 #ifdef DEBUG
 194     {
 195         char *line;
 196         if (!(line = av_malloc(*cols + 1)))
 197             return AVERROR(ENOMEM);
 198         for (i = 0; i < *rows; i++) {
 199             for (j = 0; j < *cols; j++)
 200                 line[j] = (*values)[i * *cols + j] ? '@' : ' ';
 201             line[j] = 0;
 202             av_log(log_ctx, AV_LOG_DEBUG, "%3d: %s\n", i, line);
 203         }
 204         av_free(line);
 205     }
 206 #endif
 207
 208     return 0;
 209 }
 210
 211 static int parse_iplconvkernel(IplConvKernel **kernel, char *buf, void *log_ctx)
 212 {
 213     char shape_filename[128] = "", shape_str[32] = "rect";
 214     int cols = 0, rows = 0, anchor_x = 0, anchor_y = 0, shape = CV_SHAPE_RECT;
 215     int *values = NULL, ret = 0;
 216
 217     sscanf(buf, "%dx%d+%dx%d/%32[^=]=%127s", &cols, &rows, &anchor_x, &anchor_y, shape_str, shape_filename);
 218
 219     if      (!strcmp(shape_str, "rect"   )) shape = CV_SHAPE_RECT;
 220     else if (!strcmp(shape_str, "cross"  )) shape = CV_SHAPE_CROSS;
 221     else if (!strcmp(shape_str, "ellipse")) shape = CV_SHAPE_ELLIPSE;
 222     else if (!strcmp(shape_str, "custom" )) {
 223         shape = CV_SHAPE_CUSTOM;
 224         if ((ret = read_shape_from_file(&cols, &rows, &values, shape_filename, log_ctx)) < 0)
 225             return ret;
 226     } else {
 227         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR,
 228                "Shape unspecified or type '%s' unknown.\n", shape_str);
 229         ret = AVERROR(EINVAL);
 230         goto out;
 231     }
 232
 233     if (rows <= 0 || cols <= 0) {
 234         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR,
 235                "Invalid non-positive values for shape size %dx%d\n", cols, rows);
 236         ret = AVERROR(EINVAL);
 237         goto out;
 238     }
 239
 240     if (anchor_x < 0 || anchor_y < 0 || anchor_x >= cols || anchor_y >= rows) {
 241         av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR,
 242                "Shape anchor %dx%d is not inside the rectangle with size %dx%d.\n",
 243                anchor_x, anchor_y, cols, rows);
 244         ret = AVERROR(EINVAL);
 245         goto out;
 246     }
 247
 248     *kernel = cvCreateStructuringElementEx(cols, rows, anchor_x, anchor_y, shape, values);
 249     if (!*kernel) {
 250         ret = AVERROR(ENOMEM);
 251         goto out;
 252     }
 253
 254     av_log(log_ctx, AV_LOG_VERBOSE, "Structuring element: w:%d h:%d x:%d y:%d shape:%s\n",
 255            rows, cols, anchor_x, anchor_y, shape_str);
 256 out:
 257     av_freep(&values);
 258     return ret;
 259 }
 260
 261 typedef struct DilateContext {
 262     int nb_iterations;
 263     IplConvKernel *kernel;
 264 } DilateContext;
 265
 266 static av_cold int dilate_init(AVFilterContext *ctx, const char *args)
 267 {
 268     OCVContext *s = ctx->priv;
 269     DilateContext *dilate = s->priv;
 270     char default_kernel_str[] = "3x3+0x0/rect";
 271     char *kernel_str = NULL;
 272     const char *buf = args;
 273     int ret;
 274
 275     if (args) {
 276         kernel_str = av_get_token(&buf, "|");
 277
 278         if (!kernel_str)
 279             return AVERROR(ENOMEM);
 280     }
 281
 282     ret = parse_iplconvkernel(&dilate->kernel,
 283                               (!kernel_str || !*kernel_str) ? default_kernel_str
 284                                                             : kernel_str,
 285                               ctx);
 286     av_free(kernel_str);
 287     if (ret < 0)
 288         return ret;
 289
 290     if (!buf || sscanf(buf, "|%d", &dilate->nb_iterations) != 1)
 291         dilate->nb_iterations = 1;
 292     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "iterations_nb:%d\n", dilate->nb_iterations);
 293     if (dilate->nb_iterations <= 0) {
 294         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid non-positive value '%d' for nb_iterations\n",
 295                dilate->nb_iterations);
 296         return AVERROR(EINVAL);
 297     }
 298     return 0;
 299 }
 300
 301 static av_cold void dilate_uninit(AVFilterContext *ctx)
 302 {
 303     OCVContext *s = ctx->priv;
 304     DilateContext *dilate = s->priv;
 305
 306     cvReleaseStructuringElement(&dilate->kernel);
 307 }
 308
 309 static void dilate_end_frame_filter(AVFilterContext *ctx, IplImage *inimg, IplImage *outimg)
 310 {
 311     OCVContext *s = ctx->priv;
 312     DilateContext *dilate = s->priv;
 313     cvDilate(inimg, outimg, dilate->kernel, dilate->nb_iterations);
 314 }
 315
 316 static void erode_end_frame_filter(AVFilterContext *ctx, IplImage *inimg, IplImage *outimg)
 317 {
 318     OCVContext *s = ctx->priv;
 319     DilateContext *dilate = s->priv;
 320     cvErode(inimg, outimg, dilate->kernel, dilate->nb_iterations);
 321 }
 322
 323 typedef struct OCVFilterEntry {
 324     const char *name;
 325     size_t priv_size;
 326     int  (*init)(AVFilterContext *ctx, const char *args);
 327     void (*uninit)(AVFilterContext *ctx);
 328     void (*end_frame_filter)(AVFilterContext *ctx, IplImage *inimg, IplImage *outimg);
 329 } OCVFilterEntry;
 330
 331 static const OCVFilterEntry ocv_filter_entries[] = {
 332     { "dilate", sizeof(DilateContext), dilate_init, dilate_uninit, dilate_end_frame_filter },
 333     { "erode",  sizeof(DilateContext), dilate_init, dilate_uninit, erode_end_frame_filter  },
 334     { "smooth", sizeof(SmoothContext), smooth_init, NULL, smooth_end_frame_filter },
 335 };
 336
 337 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 338 {
 339     OCVContext *s = ctx->priv;
 340     int i;
 341
 342     if (!s->name) {
 343         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No libopencv filter name specified\n");
 344         return AVERROR(EINVAL);
 345     }
 346     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(ocv_filter_entries); i++) {
 347         const OCVFilterEntry *entry = &ocv_filter_entries[i];
 348         if (!strcmp(s->name, entry->name)) {
 349             s->init             = entry->init;
 350             s->uninit           = entry->uninit;
 351             s->end_frame_filter = entry->end_frame_filter;
 352
 353             if (!(s->priv = av_mallocz(entry->priv_size)))
 354                 return AVERROR(ENOMEM);
 355             return s->init(ctx, s->params);
 356         }
 357     }
 358
 359     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No libopencv filter named '%s'\n", s->name);
 360     return AVERROR(EINVAL);
 361 }
 362
 363 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 364 {
 365     OCVContext *s = ctx->priv;
 366
 367     if (s->uninit)
 368         s->uninit(ctx);
 369     av_freep(&s->priv);
 370 }
 371
 372 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 373 {
 374     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 375     OCVContext *s = ctx->priv;
 376     AVFilterLink *outlink= inlink->dst->outputs[0];
 377     AVFrame *out;
 378     IplImage inimg, outimg;
 379
 380     out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 381     if (!out) {
 382         av_frame_free(&in);
 383         return AVERROR(ENOMEM);
 384     }
 385     av_frame_copy_props(out, in);
 386
 387     fill_iplimage_from_frame(&inimg , in , inlink->format);
 388     fill_iplimage_from_frame(&outimg, out, inlink->format);
 389     s->end_frame_filter(ctx, &inimg, &outimg);
 390     fill_frame_from_iplimage(out, &outimg, inlink->format);
 391
 392     av_frame_free(&in);
 393
 394     return ff_filter_frame(outlink, out);
 395 }
 396
 397 #define OFFSET(x) offsetof(OCVContext, x)
 398 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM
 399 static const AVOption ocv_options[] = {
 400     { "filter_name",   NULL, OFFSET(name),   AV_OPT_TYPE_STRING, .flags = FLAGS },
 401     { "filter_params", NULL, OFFSET(params), AV_OPT_TYPE_STRING, .flags = FLAGS },
 402     { NULL }
 403 };
 404
 405 AVFILTER_DEFINE_CLASS(ocv);
 406
 407 static const AVFilterPad avfilter_vf_ocv_inputs[] = {
 408     {
 409         .name         = "default",
 410         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 411         .filter_frame = filter_frame,
 412     },
 413     { NULL }
 414 };
 415
 416 static const AVFilterPad avfilter_vf_ocv_outputs[] = {
 417     {
 418         .name = "default",
 419         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 420     },
 421     { NULL }
 422 };
 423
 424 AVFilter ff_vf_ocv = {
 425     .name          = "ocv",
 426     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Apply transform using libopencv."),
 427     .priv_size     = sizeof(OCVContext),
 428     .priv_class    = &ocv_class,
 429     .query_formats = query_formats,
 430     .init          = init,
 431     .uninit        = uninit,
 432     .inputs        = avfilter_vf_ocv_inputs,
 433     .outputs       = avfilter_vf_ocv_outputs,
 434 };