OZ++ Sample: TemplateMatcher




/******************************************************************************  *  * Copyright (c) 2017 Antillia.com TOSHIYUKI ARAI. ALL RIGHTS RESERVED.  *  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without  * modification, are permitted provided that the following conditions  * are met:  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright  *    notice, this list of conditions, and the following disclaimer.  *  * 2. The name of the author may not be used to endorse or promote products  *    derived from this software without specific prior written permission.  *  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.  *  *  *  TemplateMatcher.cpp  *  *****************************************************************************/ // This is an elementary template matching sample program,  // based on OpenCV3.3 // See  http://docs.opencv.org/3.2.0/de/da9/tutorial_template_matching.html // //2017/05/30 #include <oz++/Pair.h> #include <oz++/motif/Label.h> #include <oz++/motif/RowColumn.h> #include <oz++/motif/LabeledTrackBar.h> #include <oz++/opencv/OpenCVScaleComboBox.h> #include <oz++/opencv/OpenCVMainView.h> #include <oz++/opencv/OpenCVImageView.h> #include <oz++/motif/FileOpenDialog.h> #include <opencv2/features2d/features2d.hpp> #include "PrivateFileMenu.h" namespace OZ { class MainView :public OpenCVMainView { private:   ///////////////////////////////////////////////   //Inner classes start.   class SourceImageView: public OpenCVImageView {   private:     cv::Mat originalImage;      cv::Mat matchedImage;     cv::Mat scaledImage;          virtual void display()     {        show(scaledImage);     }     public:     SourceImageView(View* parent, const char* name, Args& args)     :OpenCVImageView(parent, name, args)     {       try {         const char* filename = (const char*)args.get(XmNimageFileName);         int imageLoadingFlag = args.get(XmNimageLoadingFlag);         int scalingRatio = (int)args.get(XmNimageScalingRatio);         loadImage(filename, imageLoadingFlag, scalingRatio);         } catch (OZ::Exception ex) {         caught(ex);       }     }      ~SourceImageView()     {     }          cv::Mat& getMat()     {       return originalImage;     }     void setMatchedImage(cv::Mat& image, int scalingRatio)     {       matchedImage = image;       scaleImage(matchedImage, scaledImage, scalingRatio);           }     void loadImage(const char* filename,          int imageLoadingFlag= CV_LOAD_IMAGE_COLOR,                 int scalingRatio=100)     {       originalImage = readImage(filename, imageLoadingFlag);       matchedImage = originalImage.clone();       scaleImage(matchedImage, scaledImage, scalingRatio);       invalidate();       refresh();     }         void clear(int scalingRatio)     {       matchedImage = originalImage.clone();       scaleImage(matchedImage, scaledImage, scalingRatio);     }     void rescale(int scalingRatio)     {       scaleImage(matchedImage, scaledImage, scalingRatio);     }   };   //Template image class starts.   class TemplateImageView: public OpenCVImageView {   private:     cv::Mat originalImage;      cv::Mat scaledImage;          virtual void display()     {        show(scaledImage);     }     public:     TemplateImageView(View* parent, const char* name, Args& args)     :OpenCVImageView(parent, name, args)     {       try {         const char* filename = (const char*)args.get(XmNimageFileName);         int imageLoadingFlag = args.get(XmNimageLoadingFlag);         int scalingRatio = (int)args.get(XmNimageScalingRatio);         loadImage(filename, imageLoadingFlag, scalingRatio);         } catch (OZ::Exception ex) {         caught(ex);       }     }      ~TemplateImageView()     {     }          cv::Mat& getMat()     {       return originalImage;     }     void loadImage(const char* filename,          int imageLoadingFlag= CV_LOAD_IMAGE_COLOR,                 int scalingRatio=100)     {       originalImage = readImage(filename, imageLoadingFlag);       scaleImage(originalImage, scaledImage, scalingRatio);       invalidate();       refresh();     }         void rescale(int scalingRatio)     {       scaleImage(originalImage, scaledImage, scalingRatio);     }   };   //Inner classes end.      private:   typedef enum {        SQDIFF = 0,        SQDIFF_NORMED,        CCORR,        CCORR_NORMED,        CCOEFF,        CCOEFF_NORMED,   } MATCHING_METHOD;   StringT<char>             sourceImageFile;   StringT<char>             templateImageFile;   static const int          FIRST  = 0;   static const int          SECOND = 1;     int                       fileOpenIndex;   SmartPtr<SourceImageView>   sourceImage;   SmartPtr<TemplateImageView> templateImage;   int                       imageLoadingFlag;   int                       imageScalingRatio; //percentage    SmartPtr<Label>           label;      SmartPtr<RowColumn>          controlPane;   SmartPtr<OpenCVScaleComboBox> scaleComboBox;   int                       matchingMethod;     SmartPtr<LabeledComboBox> matchingMethodComboBox;   SmartPtr<PushButton>      clearButton;    SmartPtr<PushButton>      matchButton;    SmartPtr<FileOpenDialog>  fileDialog;      //Callback for the clearButton   void clear(Action& action)   {     sourceImage->clear(imageScalingRatio);   }   //Callback for the matchButton   void match(Action& action)   {     templateMatch();    }      //Template matching operation.    void templateMatch()   {     try {       static const Pair<MATCHING_METHOD, int> methods[] = {        {SQDIFF,        CV_TM_SQDIFF},        {SQDIFF_NORMED, CV_TM_SQDIFF_NORMED},        {CCORR,         CV_TM_CCORR},        {CCORR_NORMED,  CV_TM_CCORR_NORMED},        {CCOEFF,        CV_TM_CCOEFF},        {CCOEFF_NORMED, CV_TM_CCOEFF_NORMED},       };       int match_method = CV_TM_SQDIFF;       for (int i = 0; i<CountOf(methods); i++) {         if (matchingMethod == methods[i].first) {           match_method = methods[i].second;         }       }       cv::Mat& simage = sourceImage->getMat();       cv::Mat& timage = templateImage->getMat();         int result_cols = simage.cols - timage.cols + 1;       int result_rows = simage.rows - timage.rows + 1;       cv::Mat result;       result.create( result_rows, result_cols, CV_32FC1 );       cv::matchTemplate(simage, timage, result, match_method);        cv::normalize( result, result, 0, 1, NORM_MINMAX, -1, cv::Mat() );       double minVal, maxVal;        cv::Point minLoc, maxLoc;       cv::Point matchLoc;       cv::minMaxLoc(result, &minVal, &maxVal, &minLoc, &maxLoc, cv::Mat() );       if (match_method == TM_SQDIFF ||           match_method == TM_SQDIFF_NORMED ) {          matchLoc = minLoc;        } else {          matchLoc = maxLoc;        }       cv::Mat matchedImage = simage.clone();       cv::rectangle(matchedImage, matchLoc,              Point( matchLoc.x + timage.cols , matchLoc.y + timage.rows ),              CV_RGB(255, 0, 0), 3 );       sourceImage ->setMatchedImage(matchedImage, imageScalingRatio);            } catch (cv::Exception& ex) {       //MessageBox(NULL, "Caught an excption", "Exception", MB_OK);     }   }      //Callback for the matchingMethodComboBox   void matchingMethodChanged(Action& action)   {     matchingMethod = (MATCHING_METHOD)matchingMethodComboBox->getSelectedPosition();     printf("matchingMethodChanged: %d\n", matchingMethod);     templateMatch();    } public:      void scaleChanged(Action& action)   {     int val = scaleComboBox->getScale();     if (val > 0 && imageScalingRatio != val) {       imageScalingRatio = val;       sourceImage  -> rescale(imageScalingRatio);        templateImage -> rescale(imageScalingRatio);      }   }     void fileOpen(int index, Action& action)   {     fileOpenIndex = index;     fileDialog->popup();   }   void updateLabel()   {     char path[PATH_MAX];     sprintf(path, "%s, %s",                 (const char*)sourceImageFile,                 (const char*)templateImageFile);     label -> setText(path);   }   //OK button callback for FileOpenDialog    void ok(Action& action)   {     try {         fileDialog->popdown();       if (fileOpenIndex == 0) {         sourceImageFile  = fileDialog->getFileName();         sourceImage->invalidate();         sourceImage->loadImage((const char*)sourceImageFile,          imageLoadingFlag, imageScalingRatio);       }       if (fileOpenIndex == 1) {         templateImageFile  = fileDialog->getFileName();         templateImage->invalidate();         templateImage->loadImage((const char*)templateImageFile,         imageLoadingFlag, imageScalingRatio);       }       updateLabel();       resize(width(), height());       flush();     } catch (OZ::Exception& ex) {       caught(ex);     }    }   void resize(Dimension w, Dimension h)   {     int CP_WIDTH = 220;     int LB_HEIGHT = 30;     int ww =  w-CP_WIDTH;     int hh = h - LB_HEIGHT;     if (label && sourceImage && templateImage         && controlPane       ) {       label        -> reshape(0, 0, w, LB_HEIGHT);        sourceImage  -> reshape(0,    LB_HEIGHT, ww/2,   hh );       templateImage-> reshape(ww/2, LB_HEIGHT, ww/2-1, hh);       controlPane  -> reshape(ww-1, LB_HEIGHT, CP_WIDTH+1, hh);       controlPane -> unmap();       controlPane -> map();     }     flush();   }   //Callback to handle file pulldown events.    virtual void privateFileMenu(Action& action)   {     menuId = action.getClientIntData();     switch(menuId) {     case NEW:          fileNew(action);         break;              case OPEN_FILE1:          fileOpen(FIRST, action);         break;             case OPEN_FILE2:          fileOpen(SECOND, action);         break;             case SAVE:          fileSave(action);         break;              case SAVE_AS:          fileSaveAs(action);         break;              case EXIT:          confirm(action);          break;     }   }     virtual void addFilePulldownMenu()   {     //1 Recreate pulldown menu for File.     MenuBar* menubar = getMenuBar();     getFileMenuButton() -> recreatePulldownMenu(menubar, "file");     //2 Add PrivateFileItems to the FilePulldown.     getFileMenuButton() -> addItems(PrivateFileItems,                      XtNumber(PrivateFileItems),                     this, (Callback)&MainView::privateFileMenu);   } public:   MainView(OpenCVApplication& applet, const char* name, Args& args)   :OpenCVMainView(applet, name, args)    {     addFilePulldownMenu();     BulletinBoard* bboard = getBulletinBoard();     imageLoadingFlag = CV_LOAD_IMAGE_COLOR;     imageScalingRatio = 60; //%     try {       //sourceImageFile   = "../images/SlantFigure.png";       //templateImageFile = "../images/FigureFace.png";       //sourceImageFile   = "../images/Tokyo2020.png";       //templateImageFile = "../images/Tokyo.png";       sourceImageFile   = "../images/MaterializedToruses.png";       templateImageFile = "../images/GreenMaterializedTorus.png";       //1 Create a label to display image file names.       Args ar;       ar.set(XmNalignment, XmALIGNMENT_BEGINNING);        label = new Label(bboard, "", ar);       updateLabel();       int  imageLoadingFlag = CV_LOAD_IMAGE_COLOR;       //2 Create a sourceImageView.       ar.reset();       ar.set(XmNimageFileName, (const char*)sourceImageFile);       ar.set(XmNimageLoadingFlag, imageLoadingFlag);       sourceImage = new SourceImageView(bboard, "", ar);       sourceImage->rescale(imageScalingRatio);       //3 Create a templateImageView.       ar.reset();       ar.set(XmNimageFileName, (const char*)templateImageFile);       ar.set(XmNimageLoadingFlag, imageLoadingFlag);       templateImage = new TemplateImageView(bboard, "", ar);       templateImage->rescale(imageScalingRatio);       //4 Create a rowColumn controlPane to manage controls.       ar.reset();       controlPane = new RowColumn(bboard, "", ar);       //5 Create a scaleComboBox in the controlPane       const char* defaultScale = "60%";       ar.reset();       CompoundString scaler("Scale");       ar.set(XmNlabelString, scaler);       ar.set(XmNdefaultScale, defaultScale);       scaleComboBox = new OpenCVScaleComboBox(controlPane, "", ar);       scaleComboBox->addCallback(XmNselectionCallback, this,         (Callback)&MainView::scaleChanged, NULL);             //6 Create a matchingMethodComboBox.       ar.reset();       const char* items[] =  {                "SQDIFF",                "SQDIFF_NORMED",                "CCORR",                "CCORR_NORMED",                "CCOEFF",                "CCOEFF_NORMED" };       matchingMethod  = SQDIFF;       CompoundStringList csl(items, CountOf(items));       ar.set(XmNitems, csl);       ar.set(XmNitemCount, CountOf(items));       ar.set(XmNselectedPosition, matchingMethod);       matchingMethodComboBox   = new LabeledComboBox(controlPane, "MatchingMethod", ar);       matchingMethodComboBox -> addCallback(XmNselectionCallback, this,             (Callback)&MainView::matchingMethodChanged, NULL);       //7 Create a clear push button.       ar.reset();       clearButton = new PushButton(controlPane, "Clear", ar);       clearButton -> addCallback(XmNactivateCallback, this,          (Callback)&MainView::clear, NULL);       //8 Create a match push button.       ar.reset();       matchButton = new PushButton(controlPane, "Match", ar);       matchButton -> addCallback(XmNactivateCallback, this,          (Callback)&MainView::match, NULL);       //9 Call match method to match template image in sourceimages       templateMatch();       ar.reset();       fileDialog = new FileOpenDialog(this, "FileOpenDialog", ar);       fileDialog  -> getOkButton()                   -> addCallback(XmNactivateCallback, this,                           (Callback)&MainView::ok, NULL);        sendConfigureEvent();      } catch(OZ::Exception& ex) {       caught(ex);     }   }   ~MainView()   {   } }; } // int main(int argc, char** argv)  {   try {     const char*  appclass = argv[0];     OpenCVApplication applet(appclass, argc, argv);     Args args;     args.set(XmNwidth,  900);     args.set(XmNheight, 380);     MainView view(applet, argv[0], args);     view.realize();     applet.run();        } catch (OZ::Exception& ex) {     caught(ex);   }   return 0; }