Edmond Yoo
2018-09-16 f856f6e7f1fd0a11244527b266c1fd47334fb5f3
opencv_dnn.py
@@ -1,15 +1,90 @@
import cv2
import numpy as np
import imagehash as ih
import os
import sys
import math
import random
from operator import itemgetter
card_width = 315
card_height = 440
# Disclaimer: majority of the basic framework in this file is modified from the following tutorial:
# https://www.learnopencv.com/deep-learning-based-object-detection-using-yolov3-with-opencv-python-c/
# www.pyimagesearch.com/2014/08/25/4-point-opencv-getperspective-transform-example/
def order_points(pts):
    # initialzie a list of coordinates that will be ordered
    # such that the first entry in the list is the top-left,
    # the second entry is the top-right, the third is the
    # bottom-right, and the fourth is the bottom-left
    rect = np.zeros((4, 2), dtype="float32")
    # the top-left point will have the smallest sum, whereas
    # the bottom-right point will have the largest sum
    s = pts.sum(axis=1)
    rect[0] = pts[np.argmin(s)]
    rect[2] = pts[np.argmax(s)]
    # now, compute the difference between the points, the
    # top-right point will have the smallest difference,
    # whereas the bottom-left will have the largest difference
    diff = np.diff(pts, axis=1)
    rect[1] = pts[np.argmin(diff)]
    rect[3] = pts[np.argmax(diff)]
    # return the ordered coordinates
    return rect
def four_point_transform(image, pts):
    # obtain a consistent order of the points and unpack them
    # individually
    rect = order_points(pts)
    (tl, tr, br, bl) = rect
    # compute the width of the new image, which will be the
    # maximum distance between bottom-right and bottom-left
    # x-coordiates or the top-right and top-left x-coordinates
    widthA = np.sqrt(((br[0] - bl[0]) ** 2) + ((br[1] - bl[1]) ** 2))
    widthB = np.sqrt(((tr[0] - tl[0]) ** 2) + ((tr[1] - tl[1]) ** 2))
    maxWidth = max(int(widthA), int(widthB))
    # compute the height of the new image, which will be the
    # maximum distance between the top-right and bottom-right
    # y-coordinates or the top-left and bottom-left y-coordinates
    heightA = np.sqrt(((tr[0] - br[0]) ** 2) + ((tr[1] - br[1]) ** 2))
    heightB = np.sqrt(((tl[0] - bl[0]) ** 2) + ((tl[1] - bl[1]) ** 2))
    maxHeight = max(int(heightA), int(heightB))
    # now that we have the dimensions of the new image, construct
    # the set of destination points to obtain a "birds eye view",
    # (i.e. top-down view) of the image, again specifying points
    # in the top-left, top-right, bottom-right, and bottom-left
    # order
    dst = np.array([
        [0, 0],
        [maxWidth - 1, 0],
        [maxWidth - 1, maxHeight - 1],
        [0, maxHeight - 1]], dtype="float32")
    # compute the perspective transform matrix and then apply it
    M = cv2.getPerspectiveTransform(rect, dst)
    warped = cv2.warpPerspective(image, M, (maxWidth, maxHeight))
    # If the image is horizontally long, rotate it by 90
    if maxWidth > maxHeight:
        center = (maxHeight / 2, maxHeight / 2)
        M_rot = cv2.getRotationMatrix2D(center, 270, 1.0)
        warped = cv2.warpAffine(warped, M_rot, (maxHeight, maxWidth))
    # return the warped image
    return warped
# Get the names of the output layers
def get_outputs_names(net):
    # Get the names of all the layers in the network
@@ -23,6 +98,7 @@
    frame_height = frame.shape[0]
    frame_width = frame.shape[1]
    # Scan through all the bounding boxes output from the network and keep only the
    # ones with high confidence scores. Assign the box's class label as the class with the highest score.
    class_ids = []
@@ -86,7 +162,7 @@
    # Set all brightness values, where the pixels are still saturated to 0.
    v[non_sat == 0] = 0
    # filter out very bright pixels.
    glare = (v > 240) * 255
    glare = (v > 200) * 255
    # Slightly increase the area for each pixel
    glare = cv2.dilate(glare.astype(np.uint8), disk)
@@ -96,74 +172,66 @@
    return corrected
def find_card(img, thresh_val=80, blur_radius=None, dilate_radius=None, min_hyst=80, max_hyst=200, min_line_length=None, max_line_gap=None, debug=False):
    # Default values
    if blur_radius is None:
        blur_radius = math.floor(min(img.shape[:2]) / 100 + 0.5) // 2 * 2 + 1  # Rounded to the nearest odd
    if dilate_radius is None:
        dilate_radius = math.floor(min(img.shape[:2]) / 67 + 0.5)
    if min_line_length is None:
        min_line_length = min(img.shape[:2]) / 3
    if max_line_gap is None:
        max_line_gap = min(img.shape[:2]) / 10
    thresh_radius = math.floor(min(img.shape[:2]) / 50 + 0.5) // 2 * 2 + 1  # Rounded to the nearest odd
    print(blur_radius, dilate_radius, thresh_radius, min_line_length, max_line_gap)
    '''
    blur_radius = 3
    dilate_radius = 3
    thresh_radius = 3
    min_line_length = 5
    max_line_gap = 5
    '''
def find_card(img, thresh_c=5, kernel_size=(3, 3), size_ratio=0.3):
    # Typical pre-processing - grayscale, blurring, thresholding
    img_gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    # Median blur better removes background textures than Gaussian blur
    img_blur = cv2.medianBlur(img_gray, blur_radius)
    # Truncate the bright area while detecting the border
    img_thresh = cv2.adaptiveThreshold(img_blur, 128, cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C, cv2.THRESH_BINARY_INV, thresh_radius, 5)
    # _, img_thresh = cv2.threshold(img_blur, thresh_val, 255, cv2.THRESH_TRUNC)
    img_blur = cv2.medianBlur(img_gray, 5)
    img_thresh = cv2.adaptiveThreshold(img_blur, 255, cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C, cv2.THRESH_BINARY_INV, 5, thresh_c)
    # Dilate the image to emphasize thick borders around the card
    kernel_dilate = np.ones((dilate_radius, dilate_radius), np.uint8)
    img_dilate = cv2.dilate(img_thresh, kernel_dilate, iterations=1)
    img_dilate = cv2.erode(img_dilate, kernel_dilate, iterations=1)
    # Dilute the image, then erode them to remove minor noises
    kernel = np.ones(kernel_size, np.uint8)
    img_dilate = cv2.dilate(img_thresh, kernel, iterations=1)
    img_erode = cv2.erode(img_dilate, kernel, iterations=1)
    img_contour = img_dilate.copy()
    _, contours, _ = cv2.findContours(img_contour, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
    img_contour = cv2.cvtColor(img_contour, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
    img_contour = cv2.drawContours(img_contour, contours, -1, (128, 0, 0), 1)
    # Find the contour
    #img_contour = img_erode.copy()
    _, cnts, hier = cv2.findContours(img_erode, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
    if len(cnts) == 0:
        print('no contours')
        return []
    #img_contour = cv2.cvtColor(img_contour, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
    # find the biggest area
    c = max(contours, key=cv2.contourArea)
    # For each contours detected, check if they are large enough and are rectangle
    cnts_rect = []
    ind_sort = sorted(range(len(cnts)), key=lambda i: cv2.contourArea(cnts[i]), reverse=True)
    for i in range(len(cnts)):
        size = cv2.contourArea(cnts[ind_sort[i]])
        peri = cv2.arcLength(cnts[ind_sort[i]], True)
        approx = cv2.approxPolyDP(cnts[ind_sort[i]], 0.04 * peri, True)
        if size > img.shape[0] * img.shape[1] * size_ratio and len(approx) == 4:
            cnts_rect.append(approx)
    x, y, w, h = cv2.boundingRect(c)
    # draw the book contour (in green)
    img_contour = cv2.drawContours(img_contour, [c], -1, (0, 255, 0), 1)
    return cnts_rect
    # Canny edge - low minimum hysteresis to detect glowed area,
    # and high maximum hysteresis to compensate for high false positives.
    img_canny = cv2.Canny(img_dilate, min_hyst, max_hyst)
    '''
    #card_dim = [630, 880]
    #for cnt in cnts_rect:
    #    pts = np.float32([p[0] for p in cnt])
    #    img_warp = four_point_transform(img, pts)
    detected_lines = cv2.HoughLinesP(img_dilate, 1, np.pi / 180, threshold=300,
                                     minLineLength=min_line_length,
                                     maxLineGap=max_line_gap)
    card_found = detected_lines is not None
    if card_found:
        print(len(detected_lines))
        # Check which side is longer
        len_1 = math.sqrt((cnt[0][0][0] - cnt[1][0][0]) ** 2 + (cnt[0][0][1] - cnt[1][0][1]) ** 2)
        len_2 = math.sqrt((cnt[0][0][0] - cnt[-1][0][0]) ** 2 + (cnt[0][0][1] - cnt[-1][0][1]) ** 2)
        #print(len_1, len_2)
    img_hough = cv2.cvtColor(img_canny.copy(), cv2.COLOR_GRAY2BGR)
    if card_found:
        for line in detected_lines:
            x1, y1, x2, y2 = line[0]
            cv2.line(img_hough, (x1, y1), (x2, y2), (0, 0, 255), 1)
        orig_corner = np.array([p[0] for p in cnt], dtype=np.float32)
        if len_1 > len_2:
            new_corner = np.array([[0, 0], [0, card_dim[1]], [card_dim[0], card_dim[1]], [card_dim[0], 0]], dtype=np.float32)
        else:
            new_corner = np.array([[0, 0], [card_dim[0], 0], [card_dim[0], card_dim[1]], [0, card_dim[1]]],
                                  dtype=np.float32)
    img_thresh = cv2.cvtColor(img_thresh, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
    img_dilate = cv2.cvtColor(img_dilate, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
    #img_canny = cv2.cvtColor(img_canny, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
    return img_thresh, img_dilate, img_contour, img_hough
        M = cv2.getPerspectiveTransform(orig_corner, new_corner)
        img_warp = cv2.warpPerspective(img, M, (card_dim[0], card_dim[1]))
        #cv2.imshow('warp', img_warp)
        #cv2.waitKey(0)
    #img_contour = cv2.drawContours(img_contour, cnts_rect, -1, (0, 255, 0), 3)
    #img_thresh = cv2.cvtColor(img_thresh, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
    #img_erode = cv2.cvtColor(img_erode, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
    #img_dilate = cv2.cvtColor(img_dilate, cv2.COLOR_GRAY2BGR)
    #return img_thresh, img_erode, img_contour
    '''
def detect_frame(net, classes, img, thresh_conf=0.5, thresh_nms=0.4, in_dim=(416, 416), display=True, out_path=None):
    img_copy = img.copy()
@@ -192,9 +260,10 @@
    if out_path is not None:
        cv2.imwrite(out_path, img.astype(np.uint8))
    if display:
        no_glare = remove_glare(img_copy)
        img_concat = np.concatenate((img, no_glare), axis=1)
        cv2.imshow('result', img_concat)
        #no_glare = remove_glare(img_copy)
        #img_concat = np.concatenate((img, no_glare), axis=1)
        cv2.imshow('result', img)
        '''
        for i in range(len(obj_list)):
            class_id, confidence, box = obj_list[i]
            left, top, width, height = box
@@ -203,6 +272,7 @@
            img_thresh, img_dilate, img_canny, img_hough = find_card(img_snip)
            img_concat = np.concatenate((img_snip, img_thresh, img_dilate, img_canny, img_hough), axis=1)
            cv2.imshow('feature#%d' % i, img_concat)
        '''
        cv2.waitKey(0)
        cv2.destroyAllWindows()
@@ -225,23 +295,49 @@
        img = frame.copy()
        obj_list = detect_frame(net, classes, frame, thresh_conf=thresh_conf, thresh_nms=thresh_nms, in_dim=in_dim,
                                display=False, out_path=None)
        #cnts_rect = find_card(img)
        max_num_obj = max(max_num_obj, len(obj_list))
        if display:
            no_glare = remove_glare(img)
            img_concat = np.concatenate((frame, no_glare), axis=1)
            cv2.imshow('result', img_concat)
            img_result = frame.copy()
            #img_result = cv2.drawContours(img_result, cnts_rect, -1, (0, 255, 0), 2)
            #for i in range(len(cnts_rect)):
            #    pts = np.float32([p[0] for p in cnts_rect[i]])
            #    img_warp = four_point_transform(img, pts)
            #    cv2.imshow('card#%d' % i, img_warp)
            #for i in range(len(cnts_rect), max_num_obj):
            #    cv2.imshow('card#%d' % i, np.zeros((1, 1), dtype=np.uint8))
            #no_glare = remove_glare(img)
            #img_thresh, img_erode, img_contour = find_card(no_glare)
            #img_concat = np.concatenate((no_glare, img_contour), axis=1)
            for i in range(len(obj_list)):
                class_id, confidence, box = obj_list[i]
                left, top, width, height = box
                img_snip = img[max(0, top):min(img.shape[0], top + height),
                           max(0, left):min(img.shape[1], left + width)]
                img_thresh, img_dilate, img_canny, img_hough = find_card(img_snip)
                img_concat = np.concatenate((img_snip, img_thresh, img_dilate, img_canny, img_hough), axis=1)
                cv2.imshow('feature#%d' % i, img_concat)
                offset_ratio = 0.1
                x1 = max(0, int(left - offset_ratio * width))
                x2 = min(img.shape[1], int(left + (1 + offset_ratio) * width))
                y1 = max(0, int(top - offset_ratio * height))
                y2 = min(img.shape[0], int(top + (1 + offset_ratio) * height))
                img_snip = img[y1:y2, x1:x2]
                cnts = find_card(img_snip)
                if len(cnts) > 0:
                    cnt = cnts[-1]
                    pts = np.float32([p[0] for p in cnt])
                    img_warp = four_point_transform(img_snip, pts)
                    img_warp = cv2.resize(img_warp, (card_width, card_height))
                    #img_thresh, img_dilate, img_contour = find_card(img_snip)
                    #img_concat = np.concatenate((img_snip, img_contour), axis=1)
                    cv2.rectangle(img_warp, (22, 47), (294, 249), (0, 255, 0), 2)
                    cv2.imshow('card#%d' % i, img_warp)
                else:
                    cv2.imshow('card#%d' % i, np.zeros((1, 1), dtype=np.uint8))
            for i in range(len(obj_list), max_num_obj):
                cv2.imshow('feature#%d' % i, np.zeros((1, 1), dtype=np.uint8))
            if len(obj_list) > 0:
                cv2.waitKey(0)
                cv2.imshow('card#%d' % i, np.zeros((1, 1), dtype=np.uint8))
            cv2.imshow('result', img_result)
            #if len(obj_list) > 0:
            #    cv2.waitKey(0)
        if out_path is not None:
            vid_writer.write(frame.astype(np.uint8))
        cv2.waitKey(1)
@@ -253,10 +349,13 @@
def main():
    # Specify paths for all necessary files
    test_path = os.path.abspath('../data/test1.jpg')
    test_path = os.path.abspath('../data/test4.mp4')
    #weight_path = 'backup/tiny_yolo_10_39500.weights'
    #cfg_path = 'cfg/tiny_yolo_10.cfg'
    #class_path = "data/obj_10.names"
    weight_path = 'weights/second_general/tiny_yolo_final.weights'
    cfg_path = 'cfg/tiny_yolo.cfg'
    class_path = "data/obj.names"
    class_path = 'data/obj.names'
    out_dir = 'out'
    if not os.path.isfile(test_path):
        print('The test file %s doesn\'t exist!' % os.path.abspath(test_path))
@@ -271,6 +370,9 @@
        print('The class file %s doesn\'t exist!' % os.path.abspath(test_path))
        return
    thresh_conf = 0.01
    thresh_nms = 0.8
    # Setup
    # Read class names from text file
    with open(class_path, 'r') as f:
@@ -290,10 +392,10 @@
    if test_ext in ['jpg', 'jpeg', 'bmp', 'png', 'tiff']:
        img = cv2.imread(test_path)
        detect_frame(net, classes, img, out_path=out_path)
        detect_frame(net, classes, img, out_path=out_path, thresh_conf=thresh_conf, thresh_nms=thresh_nms)
    else:
        capture = cv2.VideoCapture(test_path)
        detect_video(net, classes, capture, out_path=out_path)
        capture = cv2.VideoCapture(0)
        detect_video(net, classes, capture, out_path=out_path, thresh_conf=thresh_conf, thresh_nms=thresh_nms)
        capture.release()
    pass