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 * PROJECT: NyARToolkit

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 * This work is based on the original ARToolKit developed by

 *   Hirokazu Kato

 *   Mark Billinghurst

 *   HITLab, University of Washington, Seattle

 * http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/

 *

 * The NyARToolkit is Java version ARToolkit class library.

 * Copyright (C)2008 R.Iizuka

 *

 * This program is free software; you can redistribute it and/or

 * modify it under the terms of the GNU General Public License

 * as published by the Free Software Foundation; either version 2

 * of the License, or (at your option) any later version.

 *

 * This program is distributed in the hope that it will be useful,

 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of

 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the

 * GNU General Public License for more details.

 *

 * You should have received a copy of the GNU General Public License

 * along with this framework; if not, write to the Free Software

 * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA

 *

 * For further information please contact.

 *      http://nyatla.jp/nyatoolkit/

 *      <airmail(at)ebony.plala.or.jp>

 *

 */

package jp.nyatla.nyartoolkit.detector;

import jp.nyatla.nyartoolkit.NyARException;

import jp.nyatla.nyartoolkit.core.*;

import jp.nyatla.nyartoolkit.core.match.NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA;

import jp.nyatla.nyartoolkit.core.raster.*;

class NyARDetectMarkerResult

{

    public int arcode_id;

    public int direction;

    public double confidence;

    public NyARSquare ref_square;

}

class NyARDetectMarkerResultHolder

{

    public NyARDetectMarkerResult[] result_array=new NyARDetectMarkerResult[1];

    /**

     * result_holderを最大i_reserve_size個の要素を格納できるように予約します。

     * @param i_reserve_size

     */

    public void reservHolder(int i_reserve_size)

    {

        if(i_reserve_size>=result_array.length){

            int new_size=i_reserve_size+5;

            result_array=new NyARDetectMarkerResult[new_size];

            for(int i=0;i<new_size;i++){

                result_array[i]=new NyARDetectMarkerResult();

            }

        }

    }

}

/**

 * 複数のマーカーを検出し、それぞれに最も一致するARコードを、コンストラクタで登録したARコードから

 * 探すクラスです。最大300個を認識しますが、ゴミラベルを認識したりするので100個程度が限界です。

 *

 */

public class NyARDetectMarker{

    private static final int AR_SQUARE_MAX=300;

    private boolean is_continue=false;

    private NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA match_patt;

    private NyARDetectSquare square;

    private final NyARSquareList square_list=new NyARSquareList(AR_SQUARE_MAX);

    private NyARCode[] codes;

    protected NyARTransMat transmat;

    private double[] marker_width;

    private int number_of_code;

    //検出結果の保存用

    private NyARColorPatt patt;

    private NyARDetectMarkerResultHolder result_holder=new NyARDetectMarkerResultHolder();

    /**

     * 複数のマーカーを検出し、最も一致するARCodeをi_codeから検索するオブジェクトを作ります。

     * @param i_param

     * カメラパラメータを指定します。

     * @param i_code

     * 検出するマーカーのARCode配列を指定します。配列要素のインデックス番号が、そのままgetARCodeIndex関数で

     * 得られるARCodeインデックスになります。

     * 例えば、要素[1]のARCodeに一致したマーカーである場合は、getARCodeIndexは1を返します。

     * 先頭からi_number_of_code個の要素には、有効な値を指定する必要があります。

     * @param i_marker_width

     * i_codeのマーカーサイズをミリメートルで指定した配列を指定します。

     * 先頭からi_number_of_code個の要素には、有効な値を指定する必要があります。

     * @param i_number_of_code

     * i_codeに含まれる、ARCodeの数を指定します。

     * @throws NyARException

     */

    public NyARDetectMarker(NyARParam i_param,NyARCode[] i_code,double[] i_marker_width,int i_number_of_code) throws NyARException

    {

        //解析オブジェクトを作る

        this.square=new NyARDetectSquare(i_param);

        this.transmat=new NyARTransMat_O2(i_param);

        //比較コードを保存

        this.codes=i_code;

        //比較コードの解像度は全部同じかな？（違うとパターンを複数種つくらないといけないから）

        int cw=i_code[0].getWidth();

        int ch=i_code[0].getHeight();

        for(int i=1;i<i_number_of_code;i++){

            if(cw!=i_code[i].getWidth() || ch!=i_code[i].getHeight()){

                //違う解像度のが混ざっている。

                throw new NyARException();

            }

        }      

        //評価パターンのホルダを作る

        this.patt=new NyARColorPatt_O3(cw,ch);

        this.number_of_code=i_number_of_code;

        this.marker_width=i_marker_width;

        //評価器を作る。

        this.match_patt=new NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA(); 

    }

    /**

     * i_imageにマーカー検出処理を実行し、結果を記録します。

     * @param i_image

     * マーカーを検出するイメージを指定します。

     * @param i_thresh

     * 検出閾値を指定します。0～255の範囲で指定してください。

     * 通常は100～130くらいを指定します。

     * @return

     * 見つかったマーカーの数を返します。

     * マーカーが見つからない場合は0を返します。

     * @throws NyARException

     */

    public int detectMarkerLite(NyARRaster i_image,int i_thresh) throws NyARException

    {

        NyARSquareList l_square_list=this.square_list;

        //スクエアコードを探す

        square.detectSquare(i_image, i_thresh,l_square_list);

        final int number_of_square=l_square_list.getSquareNum();

        //コードは見つかった？

        if(number_of_square<1){

            //ないや。おしまい。

            return 0;

        }

        //保持リストのサイズを調整

        this.result_holder.reservHolder(number_of_square);     

        //1スクエア毎に、一致するコードを決定していく

        for(int i=0;i<number_of_square;i++)

        {

            NyARSquare square=l_square_list.getSquare(i);

            //評価基準になるパターンをイメージから切り出す

            if(!this.patt.pickFromRaster(i_image,square)){

                //イメージの切り出しは失敗することもある。

                continue;

            }

            //パターンを評価器にセット

            if(!this.match_patt.setPatt(this.patt)){

                //計算に失敗した。      

                throw new NyARException();

            }

            //コードと順番に比較していく

            int code_index=0;

            match_patt.evaluate(codes[0]);

            double confidence=match_patt.getConfidence();

            int direction=match_patt.getDirection();

            for(int i2=1;i2<this.number_of_code;i2++)

            {

                //コードと比較する

                match_patt.evaluate(codes[i2]);

                double c2=match_patt.getConfidence();

                if(confidence>c2){

                    continue;

                }

                //より一致するARCodeの情報を保存

                code_index  =i2;

                direction   =match_patt.getDirection();

                confidence  =c2;

            }

            //i番目のパターン情報を保存する。

            final NyARDetectMarkerResult result=this.result_holder.result_array[i];

            result.arcode_id =code_index;

            result.confidence=confidence;

            result.direction =direction;

            result.ref_square=square;

        }

        return number_of_square;

    }

    /**

     * i_indexのマーカーに対する変換行列を計算し、結果値をo_resultへ格納します。

     * 直前に実行したdetectMarkerLiteが成功していないと使えません。

     * @param i_index

     * マーカーのインデックス番号を指定します。

     * 直前に実行したdetectMarkerLiteの戻り値未満かつ0以上である必要があります。

     * @param o_result

     * 結果値を受け取るオブジェクトを指定してください。

     * @throws NyARException

     */

    public void getTransmationMatrix(int i_index,NyARTransMatResult o_result) throws NyARException

    {

        final NyARDetectMarkerResult result=this.result_holder.result_array[i_index];

        //一番一致したマーカーの位置とかその辺を計算

        if(is_continue){

            transmat.transMatContinue(result.ref_square,result.direction,marker_width[result.arcode_id],o_result);

        }else{

            transmat.transMat(result.ref_square,result.direction,marker_width[result.arcode_id],o_result);

        }

        return;

    }

    /**

     * i_indexのマーカーの一致度を返します。

     * @param i_index

     * マーカーのインデックス番号を指定します。

     * 直前に実行したdetectMarkerLiteの戻り値未満かつ0以上である必要があります。

     * @return

     * マーカーの一致度を返します。0～1までの値をとります。

     * 一致度が低い場合には、誤認識の可能性が高くなります。

     * @throws NyARException

     */

    public double getConfidence(int i_index)

    {

        return this.result_holder.result_array[i_index].confidence;

    }

    /**

     * i_indexのマーカーの方位を返します。

     * @param i_index

     * マーカーのインデックス番号を指定します。

     * 直前に実行したdetectMarkerLiteの戻り値未満かつ0以上である必要があります。

     * @return

     * 0,1,2,3の何れかを返します。

     */    

    public int getDirection(int i_index)

    {

        return this.result_holder.result_array[i_index].direction;

    }

    /**

     * i_indexのマーカーのARCodeインデックスを返します。

     * @param i_index

     * マーカーのインデックス番号を指定します。

     * 直前に実行したdetectMarkerLiteの戻り値未満かつ0以上である必要があります。

     * @return

     */    

    public int getARCodeIndex(int i_index)

    {

        return this.result_holder.result_array[i_index].arcode_id;

    }    

    /**

     * getTransmationMatrixの計算モードを設定します。

     * @param i_is_continue

     * TRUEなら、transMatContinueを使用します。

     * FALSEなら、transMatを使用します。

     */

    public void setContinueMode(boolean i_is_continue)

    {

        this.is_continue=i_is_continue;

    }

}