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// Created by Jack Yu on 23/03/2018.
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#ifndef FACE_DEMO_FACEPREPROCESS_H
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#define FACE_DEMO_FACEPREPROCESS_H
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#include<opencv2/opencv.hpp>
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namespace FacePreprocess {
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cv::Mat meanAxis0(const cv::Mat &src)
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{
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int num = src.rows;
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int dim = src.cols;
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// x1 y1
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// x2 y2
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cv::Mat output(1,dim,CV_32F);
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for(int i = 0 ; i < dim; i ++)
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{
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float sum = 0 ;
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for(int j = 0 ; j < num ; j++)
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{
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sum+=src.at<float>(j,i);
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}
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output.at<float>(0,i) = sum/num;
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}
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return output;
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}
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cv::Mat elementwiseMinus(const cv::Mat &A,const cv::Mat &B)
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{
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cv::Mat output(A.rows,A.cols,A.type());
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assert(B.cols == A.cols);
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if(B.cols == A.cols)
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{
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for(int i = 0 ; i < A.rows; i ++)
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{
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for(int j = 0 ; j < B.cols; j++)
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{
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output.at<float>(i,j) = A.at<float>(i,j) - B.at<float>(0,j);
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}
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}
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}
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return output;
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}
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cv::Mat varAxis0(const cv::Mat &src)
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{
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cv:Mat temp_ = elementwiseMinus(src,meanAxis0(src));
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cv::multiply(temp_ ,temp_ ,temp_ );
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return meanAxis0(temp_);
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}
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int MatrixRank(cv::Mat M)
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{
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Mat w, u, vt;
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SVD::compute(M, w, u, vt);
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Mat1b nonZeroSingularValues = w > 0.0001;
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int rank = countNonZero(nonZeroSingularValues);
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return rank;
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}
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// References
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// ----------
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// .. [1] "Least-squares estimation of transformation parameters between two
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// point patterns", Shinji Umeyama, PAMI 1991, DOI: 10.1109/34.88573
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//
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// """
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// Anthor:Jack Yu
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cv::Mat similarTransform(cv::Mat src,cv::Mat dst) {
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int num = src.rows;
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int dim = src.cols;
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cv::Mat src_mean = meanAxis0(src);
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cv::Mat dst_mean = meanAxis0(dst);
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cv::Mat src_demean = elementwiseMinus(src, src_mean);
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|
cv::Mat dst_demean = elementwiseMinus(dst, dst_mean);
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cv::Mat A = (dst_demean.t() * src_demean) / static_cast<float>(num);
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cv::Mat d(dim, 1, CV_32F);
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d.setTo(1.0f);
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if (cv::determinant(A) < 0) {
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d.at<float>(dim - 1, 0) = -1;
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}
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Mat T = cv::Mat::eye(dim + 1, dim + 1, CV_32F);
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cv::Mat U, S, V;
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SVD::compute(A, S,U, V);
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// the SVD function in opencv differ from scipy .
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int rank = MatrixRank(A);
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if (rank == 0) {
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assert(rank == 0);
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} else if (rank == dim - 1) {
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if (cv::determinant(U) * cv::determinant(V) > 0) {
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|
T.rowRange(0, dim).colRange(0, dim) = U * V;
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} else {
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// s = d[dim - 1]
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// d[dim - 1] = -1
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// T[:dim, :dim] = np.dot(U, np.dot(np.diag(d), V))
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// d[dim - 1] = s
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int s = d.at<float>(dim - 1, 0) = -1;
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d.at<float>(dim - 1, 0) = -1;
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|
T.rowRange(0, dim).colRange(0, dim) = U * V;
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|
cv::Mat diag_ = cv::Mat::diag(d);
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|
cv::Mat twp = diag_*V; //np.dot(np.diag(d), V.T)
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Mat B = Mat::zeros(3, 3, CV_8UC1);
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Mat C = B.diag(0);
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|
T.rowRange(0, dim).colRange(0, dim) = U* twp;
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|
d.at<float>(dim - 1, 0) = s;
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|
}
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|
}
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else{
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|
cv::Mat diag_ = cv::Mat::diag(d);
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|
cv::Mat twp = diag_*V.t(); //np.dot(np.diag(d), V.T)
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|
cv::Mat res = U* twp; // U
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|
T.rowRange(0, dim).colRange(0, dim) = -U.t()* twp;
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}
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cv::Mat var_ = varAxis0(src_demean);
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float val = cv::sum(var_).val[0];
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cv::Mat res;
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cv::multiply(d,S,res);
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float scale = 1.0/val*cv::sum(res).val[0];
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|
T.rowRange(0, dim).colRange(0, dim) = - T.rowRange(0, dim).colRange(0, dim).t();
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|
cv::Mat temp1 = T.rowRange(0, dim).colRange(0, dim); // T[:dim, :dim]
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|
cv::Mat temp2 = src_mean.t(); //src_mean.T
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|
cv::Mat temp3 = temp1*temp2; // np.dot(T[:dim, :dim], src_mean.T)
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|
cv::Mat temp4 = scale*temp3;
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|
T.rowRange(0, dim).colRange(dim, dim+1)= -(temp4 - dst_mean.t()) ;
|
|
T.rowRange(0, dim).colRange(0, dim) *= scale;
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return T;
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}
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}
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#endif //FACE_DEMO_FACEPREPROCESS_H
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