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             return AVERROR(ENOMEM);
 265
 266         for (j = 0; j < elemcat->elem_count; j++) {
 267             blocksum = 0;
 268             blocksize = 0;
 269             for (k = 0; k < elemcat->left_count; k++) {
 270                 blocksum += get_block_sum(sc, intpic, &elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
 271                 blocksize += get_block_size(&elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
 272             }
 273             sum = blocksum / blocksize;
 274             if (elemcat->av_elem) {
 275                 sum -= 128 * precfactor * denom;
 276             } else {
 277                 blocksum = 0;
 278                 blocksize = 0;
 279                 for (; k < elemcat->block_count; k++) {
 280                     blocksum += get_block_sum(sc, intpic, &elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
 281                     blocksize += get_block_size(&elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
 282                 }
 283                 sum -= blocksum / blocksize;
 284                 conflist[g++] = FFABS(sum * 8 / (precfactor * denom));
 285             }
 286
 287             elemsignature[j] = sum;
 288             sortsignature[j] = FFABS(sum);
 289         }
 290
 291         /* get threshold */
 292         qsort(sortsignature, elemcat->elem_count, sizeof(uint64_t), (void*) cmp);
 293         th = sortsignature[(int) (elemcat->elem_count*0.333)];
 294
 295         /* ternarize */
 296         for (j = 0; j < elemcat->elem_count; j++) {
 297             if (elemsignature[j] < -th) {
 298                 ternary = 0;
 299             } else if (elemsignature[j] <= th) {
 300                 ternary = 1;
 301             } else {
 302                 ternary = 2;
 303             }
 304             fs->framesig[f/5] += ternary * pot3[f%5];
 305
 306             if (f == wordvec[w]) {
 307                 fs->words[s2usw[w]/5] += ternary * pot3[wordt2b[s2usw[w]/5]++];
 308                 if (w < 24)
 309                     w++;
 310             }
 311             f++;
 312         }
 313         av_freep(&elemsignature);
 314         av_freep(&sortsignature);
 315     }
 316
 317     /* confidence */
 318     qsort(conflist, DIFFELEM_SIZE, sizeof(uint64_t), (void*) cmp);
 319     fs->confidence = FFMIN(conflist[DIFFELEM_SIZE/2], 255);
 320
 321     /* coarsesignature */
 322     if (sc->coarsecount == 0) {
 323         if (sc->curcoarsesig2) {
 324             sc->curcoarsesig1 = av_mallocz(sizeof(CoarseSignature));
 325             if (!sc->curcoarsesig1)
 326                 return AVERROR(ENOMEM);
 327             sc->curcoarsesig1->first = fs;
 328             sc->curcoarsesig2->next = sc->curcoarsesig1;
 329             sc->coarseend = sc->curcoarsesig1;
 330         }
 331     }
 332     if (sc->coarsecount == 45) {
 333         sc->midcoarse = 1;
 334         sc->curcoarsesig2 = av_mallocz(sizeof(CoarseSignature));
 335         if (!sc->curcoarsesig2)
 336             return AVERROR(ENOMEM);
 337         sc->curcoarsesig2->first = fs;
 338         sc->curcoarsesig1->next = sc->curcoarsesig2;
 339         sc->coarseend = sc->curcoarsesig2;
 340     }
 341     for (i = 0; i < 5; i++) {
 342         set_bit(sc->curcoarsesig1->data[i], fs->words[i]);
 343     }
 344     /* assuming the actual frame is the last */
 345     sc->curcoarsesig1->last = fs;
 346     if (sc->midcoarse) {
 347         for (i = 0; i < 5; i++) {
 348             set_bit(sc->curcoarsesig2->data[i], fs->words[i]);
 349         }
 350         sc->curcoarsesig2->last = fs;
 351     }
 352
 353     sc->coarsecount = (sc->coarsecount+1)%90;
 354
 355     /* debug printing finesignature */
 356     if (av_log_get_level() == AV_LOG_DEBUG) {
 357         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "input %d, confidence: %d\n", FF_INLINK_IDX(inlink), fs->confidence);
 358
 359         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "words:");
 360         for (i = 0; i < 5; i++) {
 361             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, " %d:", fs->words[i] );
 362             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, " %d", fs->words[i] / pot3[0] );
 363             for (j = 1; j < 5; j++)
 364                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, ",%d", fs->words[i] % pot3[j-1] / pot3[j] );
 365             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, ";");
 366         }
 367         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "\n");
 368
 369         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "framesignature:");
 370         for (i = 0; i < SIGELEM_SIZE/5; i++) {
 371             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, " %d", fs->framesig[i] / pot3[0] );
 372             for (j = 1; j < 5; j++)
 373                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, ",%d", fs->framesig[i] % pot3[j-1] / pot3[j] );
 374         }
 375         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "\n");
 376     }
 377
 378     if (FF_INLINK_IDX(inlink) == 0)
 379         return ff_filter_frame(inlink->dst->outputs[0], picref);
 380     return 1;
 381 }
 382
 383 static int xml_export(AVFilterContext *ctx, StreamContext *sc, const char* filename)
 384 {
 385     FineSignature* fs;
 386     CoarseSignature* cs;
 387     int i, j;
 388     FILE* f;
 389     unsigned int pot3[5] = { 3*3*3*3, 3*3*3, 3*3, 3, 1 };
 390
 391     f = fopen(filename, "w");
 392     if (!f) {
 393         int err = AVERROR(EINVAL);
 394         char buf[128];
 395         av_strerror(err, buf, sizeof(buf));
 396         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "cannot open xml file %s: %s\n", filename, buf);
 397         return err;
 398     }
 399
 400     /* header */
 401     fprintf(f, "<?xml version='1.0' encoding='ASCII' ?>\n");
 402     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");
 403     fprintf(f, "  <DescriptionUnit xsi:type=\"DescriptorCollectionType\">\n");
 404     fprintf(f, "    <Descriptor xsi:type=\"VideoSignatureType\">\n");
 405     fprintf(f, "      <VideoSignatureRegion>\n");
 406     fprintf(f, "        <VideoSignatureSpatialRegion>\n");
 407     fprintf(f, "          <Pixel>0 0 </Pixel>\n");
 408     fprintf(f, "          <Pixel>%d %d </Pixel>\n", sc->w - 1, sc->h - 1);
 409     fprintf(f, "        </VideoSignatureSpatialRegion>\n");
 410     fprintf(f, "        <StartFrameOfSpatialRegion>0</StartFrameOfSpatialRegion>\n");
 411     /* hoping num is 1, other values are vague */
 412     fprintf(f, "        <MediaTimeUnit>%d</MediaTimeUnit>\n", sc->time_base.den / sc->time_base.num);
 413     fprintf(f, "        <MediaTimeOfSpatialRegion>\n");
 414     fprintf(f, "          <StartMediaTimeOfSpatialRegion>0</StartMediaTimeOfSpatialRegion>\n");
 415     fprintf(f, "          <EndMediaTimeOfSpatialRegion>%" PRIu64 "</EndMediaTimeOfSpatialRegion>\n", sc->coarseend->last->pts);
 416     fprintf(f, "        </MediaTimeOfSpatialRegion>\n");
 417
 418     /* coarsesignatures */
 419     for (cs = sc->coarsesiglist; cs; cs = cs->next) {
 420         fprintf(f, "        <VSVideoSegment>\n");
 421         fprintf(f, "          <StartFrameOfSegment>%" PRIu32 "</StartFrameOfSegment>\n", cs->first->index);
 422         fprintf(f, "          <EndFrameOfSegment>%" PRIu32 "</EndFrameOfSegment>\n", cs->last->index);
 423         fprintf(f, "          <MediaTimeOfSegment>\n");
 424         fprintf(f, "            <StartMediaTimeOfSegment>%" PRIu64 "</StartMediaTimeOfSegment>\n", cs->first->pts);
 425         fprintf(f, "            <EndMediaTimeOfSegment>%" PRIu64 "</EndMediaTimeOfSegment>\n", cs->last->pts);
 426         fprintf(f, "          </MediaTimeOfSegment>\n");
 427         for (i = 0; i < 5; i++) {
 428             fprintf(f, "          <BagOfWords>");
 429             for (j = 0; j < 31; j++) {
 430                 uint8_t n = cs->data[i][j];
 431                 if (j < 30) {
 432                     fprintf(f, "%d  %d  %d  %d  %d  %d  %d  %d  ", (n & 0x80) >> 7,
 433                                                                    (n & 0x40) >> 6,
 434                                                                    (n & 0x20) >> 5,
 435                                                                    (n & 0x10) >> 4,
 436                                                                    (n & 0x08) >> 3,
 437                                                                    (n & 0x04) >> 2,
 438                                                                    (n & 0x02) >> 1,
 439                                                                    (n & 0x01));
 440                 } else {
 441                     /* print only 3 bit in last byte */
 442                     fprintf(f, "%d  %d  %d ", (n & 0x80) >> 7,
 443                                               (n & 0x40) >> 6,
 444                                               (n & 0x20) >> 5);
 445                 }
 446             }
 447             fprintf(f, "</BagOfWords>\n");
 448         }
 449         fprintf(f, "        </VSVideoSegment>\n");
 450     }
 451
 452     /* finesignatures */
 453     for (fs = sc->finesiglist; fs; fs = fs->next) {
 454         fprintf(f, "        <VideoFrame>\n");
 455         fprintf(f, "          <MediaTimeOfFrame>%" PRIu64 "</MediaTimeOfFrame>\n", fs->pts);
 456         /* confidence */
 457         fprintf(f, "          <FrameConfidence>%d</FrameConfidence>\n", fs->confidence);
 458         /* words */
 459         fprintf(f, "          <Word>");
 460         for (i = 0; i < 5; i++) {
 461             fprintf(f, "%d ", fs->words[i]);
 462             if (i < 4) {
 463                 fprintf(f, " ");
 464             }
 465         }
 466         fprintf(f, "</Word>\n");
 467         /* framesignature */
 468         fprintf(f, "          <FrameSignature>");
 469         for (i = 0; i< SIGELEM_SIZE/5; i++) {
 470             if (i > 0) {
 471                 fprintf(f, " ");
 472             }
 473             fprintf(f, "%d ", fs->framesig[i] / pot3[0]);
 474             for (j = 1; j < 5; j++)
 475                 fprintf(f, " %d ", fs->framesig[i] % pot3[j-1] / pot3[j] );
 476         }
 477         fprintf(f, "</FrameSignature>\n");
 478         fprintf(f, "        </VideoFrame>\n");
 479     }
 480     fprintf(f, "      </VideoSignatureRegion>\n");
 481     fprintf(f, "    </Descriptor>\n");
 482     fprintf(f, "  </DescriptionUnit>\n");
 483     fprintf(f, "</Mpeg7>\n");
 484
 485     fclose(f);
 486     return 0;
 487 }
 488
 489 static int binary_export(AVFilterContext *ctx, StreamContext *sc, const char* filename)
 490 {
 491     FILE* f;
 492     FineSignature* fs;
 493     CoarseSignature* cs;
 494     uint32_t numofsegments = (sc->lastindex + 44)/45;
 495     int i, j;
 496     PutBitContext buf;
 497     /* buffer + header + coarsesignatures + finesignature */
 498     int len = (512 + 6 * 32 + 3*16 + 2 +
 499         numofsegments * (4*32 + 1 + 5*243) +
 500         sc->lastindex * (2 + 32 + 6*8 + 608)) / 8;
 501     uint8_t* buffer = av_malloc_array(len, sizeof(uint8_t));
 502     if (!buffer)
 503         return AVERROR(ENOMEM);
 504
 505     f = fopen(filename, "wb");
 506     if (!f) {
 507         int err = AVERROR(EINVAL);
 508         char buf[128];
 509         av_strerror(err, buf, sizeof(buf));
 510         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "cannot open file %s: %s\n", filename, buf);
 511         return err;
 512     }
 513     init_put_bits(&buf, buffer, len);
 514
 515     put_bits32(&buf, 1); /* NumOfSpatial Regions, only 1 supported */
 516     put_bits(&buf, 1, 1); /* SpatialLocationFlag, always the whole image */
 517     put_bits32(&buf, 0); /* PixelX,1 PixelY,1, 0,0 */
 518     put_bits(&buf, 16, sc->w-1 & 0xFFFF); /* PixelX,2 */
 519     put_bits(&buf, 16, sc->h-1 & 0xFFFF); /* PixelY,2 */
 520     put_bits32(&buf, 0); /* StartFrameOfSpatialRegion */
 521     put_bits32(&buf, sc->lastindex); /* NumOfFrames */
 522     /* hoping num is 1, other values are vague */
 523     /* den/num might be greater than 16 bit, so cutting it */
 524     put_bits(&buf, 16, 0xFFFF & (sc->time_base.den / sc->time_base.num)); /* MediaTimeUnit */
 525     put_bits(&buf, 1, 1); /* MediaTimeFlagOfSpatialRegion */
 526     put_bits32(&buf, 0); /* StartMediaTimeOfSpatialRegion */
 527     put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & sc->coarseend->last->pts); /* EndMediaTimeOfSpatialRegion */
 528     put_bits32(&buf, numofsegments); /* NumOfSegments */
 529     /* coarsesignatures */
 530     for (cs = sc->coarsesiglist; cs; cs = cs->next) {
 531         put_bits32(&buf, cs->first->index); /* StartFrameOfSegment */
 532         put_bits32(&buf, cs->last->index); /* EndFrameOfSegment */
 533         put_bits(&buf, 1, 1); /* MediaTimeFlagOfSegment */
 534         put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & cs->first->pts); /* StartMediaTimeOfSegment */
 535         put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & cs->last->pts); /* EndMediaTimeOfSegment */
 536         for (i = 0; i < 5; i++) {
 537             /* put 243 bits ( = 7 * 32 + 19 = 8 * 28 + 19) into buffer */
 538             for (j = 0; j < 30; j++) {
 539                 put_bits(&buf, 8, cs->data[i][j]);
 540             }
 541             put_bits(&buf, 3, cs->data[i][30] >> 5);
 542         }
 543     }
 544     /* finesignatures */
 545     put_bits(&buf, 1, 0); /* CompressionFlag, only 0 supported */
 546     for (fs = sc->finesiglist; fs; fs = fs->next) {
 547         put_bits(&buf, 1, 1); /* MediaTimeFlagOfFrame */
 548         put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & fs->pts); /* MediaTimeOfFrame */
 549         put_bits(&buf, 8, fs->confidence); /* FrameConfidence */
 550         for (i = 0; i < 5; i++) {
 551             put_bits(&buf, 8, fs->words[i]); /* Words */
 552         }
 553         /* framesignature */
 554         for (i = 0; i < SIGELEM_SIZE/5; i++) {
 555             put_bits(&buf, 8, fs->framesig[i]);
 556         }
 557     }
 558
 559     avpriv_align_put_bits(&buf);
 560     flush_put_bits(&buf);
 561     fwrite(buffer, 1, put_bits_count(&buf)/8, f);
 562     fclose(f);
 563     av_freep(&buffer);
 564     return 0;
 565 }
 566
 567 static int export(AVFilterContext *ctx, StreamContext *sc, int input)
 568 {
 569     SignatureContext* sic = ctx->priv;
 570     char filename[1024];
 571
 572     if (sic->nb_inputs > 1) {
 573         /* error already handled */
 574         av_assert0(av_get_frame_filename(filename, sizeof(filename), sic->filename, input) == 0);
 575     } else {
 576         strcpy(filename, sic->filename);
 577     }
 578     if (sic->format == FORMAT_XML) {
 579         return xml_export(ctx, sc, filename);
 580     } else {
 581         return binary_export(ctx, sc, filename);
 582     }
 583 }
 584
 585 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
 586 {
 587     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 588     SignatureContext *sic = ctx->priv;
 589     StreamContext *sc, *sc2;
 590     MatchingInfo match;
 591     int i, j, ret;
 592     int lookup = 1; /* indicates wheather EOF of all files is reached */
 593
 594     /* process all inputs */
 595     for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++){
 596         sc = &(sic->streamcontexts[i]);
 597
 598         ret = ff_request_frame(ctx->inputs[i]);
 599
 600         /* return if unexpected error occurs in input stream */
 601         if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF)
 602             return ret;
 603
 604         /* export signature at EOF */
 605         if (ret == AVERROR_EOF && !sc->exported) {
 606             /* export if wanted */
 607             if (strlen(sic->filename) > 0) {
 608                 if (export(ctx, sc, i) < 0)
 609                     return ret;
 610             }
 611             sc->exported = 1;
 612         }
 613         lookup &= sc->exported;
 614     }
 615
 616     /* signature lookup */
 617     if (lookup && sic->mode != MODE_OFF) {
 618         /* iterate over every pair */
 619         for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++) {
 620             sc = &(sic->streamcontexts[i]);
 621             for (j = i+1; j < sic->nb_inputs; j++) {
 622                 sc2 = &(sic->streamcontexts[j]);
 623                 match = lookup_signatures(ctx, sic, sc, sc2, sic->mode);
 624                 if (match.score != 0) {
 625                     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "matching of video %d at %f and %d at %f, %d frames matching\n",
 626                             i, ((double) match.first->pts * sc->time_base.num) / sc->time_base.den,
 627                             j, ((double) match.second->pts * sc2->time_base.num) / sc2->time_base.den,
 628                             match.matchframes);
 629                     if (match.whole)
 630                         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "whole video matching\n");
 631                 } else {
 632                     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "no matching of video %d and %d\n", i, j);
 633                 }
 634             }
 635         }
 636     }
 637
 638     return ret;
 639 }
 640
 641 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
 642 {
 643
 644     SignatureContext *sic = ctx->priv;
 645     StreamContext *sc;
 646     int i, ret;
 647     char tmp[1024];
 648
 649     sic->streamcontexts = av_mallocz(sic->nb_inputs * sizeof(StreamContext));
 650     if (!sic->streamcontexts)
 651         return AVERROR(ENOMEM);
 652
 653     for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++) {
 654         AVFilterPad pad = {
 655             .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 656             .name = av_asprintf("in%d", i),
 657             .config_props = config_input,
 658             .filter_frame = filter_frame,
 659         };
 660
 661         if (!pad.name)
 662             return AVERROR(ENOMEM);
 663
 664         sc = &(sic->streamcontexts[i]);
 665
 666         sc->lastindex = 0;
 667         sc->finesiglist = av_mallocz(sizeof(FineSignature));
 668         if (!sc->finesiglist)
 669             return AVERROR(ENOMEM);
 670         sc->curfinesig = NULL;
 671
 672         sc->coarsesiglist = av_mallocz(sizeof(CoarseSignature));
 673         if (!sc->coarsesiglist)
 674             return AVERROR(ENOMEM);
 675         sc->curcoarsesig1 = sc->coarsesiglist;
 676         sc->coarseend = sc->coarsesiglist;
 677         sc->coarsecount = 0;
 678         sc->midcoarse = 0;
 679
 680         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
 681             av_freep(&pad.name);
 682             return ret;
 683         }
 684     }
 685
 686     /* check filename */
 687     if (sic->nb_inputs > 1 && strlen(sic->filename) > 0 && av_get_frame_filename(tmp, sizeof(tmp), sic->filename, 0) == -1) {
 688         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "The filename must contain %%d or %%0nd, if you have more than one input.\n");
 689         return AVERROR(EINVAL);
 690     }
 691
 692     return 0;
 693 }
 694
 695
 696
 697 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 698 {
 699     SignatureContext *sic = ctx->priv;
 700     StreamContext *sc;
 701     void* tmp;
 702     FineSignature* finsig;
 703     CoarseSignature* cousig;
 704     int i;
 705
 706
 707     /* free the lists */
 708     if (sic->streamcontexts != NULL) {
 709         for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++) {
 710             sc = &(sic->streamcontexts[i]);
 711             finsig = sc->finesiglist;
 712             cousig = sc->coarsesiglist;
 713
 714             while (finsig) {
 715                 tmp = finsig;
 716                 finsig = finsig->next;
 717                 av_freep(&tmp);
 718             }
 719             sc->finesiglist = NULL;
 720
 721             while (cousig) {
 722                 tmp = cousig;
 723                 cousig = cousig->next;
 724                 av_freep(&tmp);
 725             }
 726             sc->coarsesiglist = NULL;
 727         }
 728         av_freep(&sic->streamcontexts);
 729     }
 730 }
 731
 732 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
 733 {
 734     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 735     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 736
 737     outlink->time_base = inlink->time_base;
 738     outlink->frame_rate = inlink->frame_rate;
 739     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
 740     outlink->w = inlink->w;
 741     outlink->h = inlink->h;
 742
 743     return 0;
 744 }
 745
 746 static const AVFilterPad signature_outputs[] = {
 747     {
 748         .name          = "default",
 749         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 750         .request_frame = request_frame,
 751         .config_props  = config_output,
 752     },
 753     { NULL }
 754 };
 755
 756 AVFilter ff_vf_signature = {
 757     .name          = "signature",
 758     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Calculate the MPEG-7 video signature"),
 759     .priv_size     = sizeof(SignatureContext),
 760     .priv_class    = &signature_class,
 761     .init          = init,
 762     .uninit        = uninit,
 763     .query_formats = query_formats,
 764     .outputs       = signature_outputs,
 765     .inputs        = NULL,
 766     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
 767 };