Абстрактный класс для описания вибрирующей точки Подробнее...

#include <vibrating_point.h>

Граф наследования:VibratingPoint:

Открытые члены
void	ExecuteFFT ()
	Выполняет БПФ для нахождения частоты вибрации. Подробнее...

void	AddNewPointPosition (Point2f position)
	Добавляет новую пространственную координату в конец контейнера VibratingPoint::point_coordinates_;. Подробнее...

void	AddNewPointTime (double time)
	Добавляет новую временную координату (время кадра, на котором новая позиция точки была трекнута) в конец контейнера VibratingPoint::point_time_coordinates_;. Подробнее...

bool	IsInteracted (Point2i coordinates)
	Проверяет точку на наличие взаимодействия с ней (если курсор попал в область взаимодействия точки VibratingPoint::interaction_box_) Подробнее...

void	SetSensivity (double sensivity)
	Устанавливает чувствительность, влияющую на confidence. Подробнее...

void	CalculateAmplitude ()
	Проводит необходимые для вычисления амплитуды вычисления Подробнее...

virtual void	Draw (Mat &frame)=0
	Отрисовывает точку на кадре Подробнее...

Point2f	GetLastFoundCoordinates ()
	Возвращает последний элемент вектора координат Подробнее...

std::vector< double >	GetCurrentVibrationFrequency ()
	Возвращает вектор текущих частот точки Подробнее...

double	GetCurrentMainFrequency ()
	Возвращает текущую "основную" частоту Подробнее...

Point3f	GetRelativeAmplitude ()
	Возвращает последнюю найденную относительную амплитуду Подробнее...

Point3f	GetCurrentAmplitude ()
	Возвращает последнюю найденную относительную амплитуду Подробнее...

double	GetCurrentConfidenceLevel ()
	Возвращает последний найденный уровень достоверности Подробнее...

Статические открытые данные
static std::pair< double, double >	extremum_amplitude_
	Максимум и минимум амплитуды среди всех VibratingPoint объектов-наследников Подробнее...

Защищенные члены
virtual void	DrawHistogram ()=0
	Отрисовывает гистограмму спектра частот колебаний точки (полученную после БПФ в методе ExecuteFFT()) Подробнее...

virtual void	UpdatePointColor ()=0
	Обновляем текущий цвет точки Подробнее...

Защищенные данные
Rect	interaction_box_
	Прямоугольник (область) взаимодействия с точкой Подробнее...

int	interaction_offset_
	Половина длины прямоугольника взаимодействия Подробнее...

bool	interacted_
	Флаг взаимодействия с точкой Подробнее...

Point3f	relative_amplitude_
	Относительные амплитуды вибрации по x, y. Выражается отношением амплитуды Подробнее...

Point3f	current_amplitude_
	Фактические амплитуды вибрации по x, y. Выражаюытся в пикселях Подробнее...

std::vector< Point2f >	point_coordinates_
	Контейнер для координат точки Подробнее...

std::vector< double >	x_coordinates_
	Контейнер для координат точки по оси X. Подробнее...

std::vector< double >	y_coordinates_
	Контейнер для координат точки по оси Y. Подробнее...

std::vector< cv::Point2f >	vec_meaned_coordinates_of_point_
	Контейнер для координат точки относительно нулевого уровня Подробнее...

std::vector< double >	frequencies_
	Контейнер для частот точки Подробнее...

double	main_frequency_
	Главная частота (основная) Подробнее...

std::vector< double >	point_time_coordinates_
	Контейнер для временных координат точки Подробнее...

double	sampling_rate_
	Частота сэмплирования (фактически - FPS исходного видео) Подробнее...

int	current_point_radius_
	Радиус точки, который нужен для её отрисовки Подробнее...

int	default_point_radius_
	Дефолтный радиус точки Подробнее...

std::vector< double >	x_
	Контейнер для хранения координат гистограммы по оси X (фактически - найденный спектр частот вибрации точки после выполнения БПФ) Подробнее...

std::vector< float >	y_
	Контейнер для хранения координат гистограммы по оси Y (фактически - найденные магнитуды точки после выполнения БПФ) Подробнее...

double	sensivity_
	Чувствительность определения вибрации Подробнее...

double	confidence_level_
	Рейтинг достоверности вибрации Подробнее...

Закрытые данные
std::vector< float >	mag_max_differences_
	Максимальная разнциа в магнитудах в найденном спектре после БПФ Подробнее...

Подробное описание

Абстрактный класс для описания вибрирующей точки

Объект класса-наследника будет иметь возможность добавления новых пространственных и временных позиций, нахождения частоты вибрации точки на кадре на основе этих данных (ExecuteFFT())

А также проверить пересечение курсором области взаимодействия с точкой (метод IsInteracted())

См. определение в файле vibrating_point.h строка 24

Методы

◆ AddNewPointPosition()

void VibratingPoint::AddNewPointPosition ( Point2f position )

Добавляет новую пространственную координату в конец контейнера VibratingPoint::point_coordinates_;.

Аргументы

position координаты точки

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 149

{
    // Обновляем прямоугольник взаимодействия
    interaction_box_ = Rect(
        Point2i(position.x - interaction_offset_, position.y - interaction_offset_),
        Point2i(position.x + interaction_offset_, position.y + interaction_offset_)
    );
 
    point_coordinates_.push_back(position);
}

◆ AddNewPointTime()

void VibratingPoint::AddNewPointTime ( double time )

Добавляет новую временную координату (время кадра, на котором новая позиция точки была трекнута) в конец контейнера VibratingPoint::point_time_coordinates_;.

Аргументы

time	время в миллисекундах

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 160

{
    point_time_coordinates_.push_back(time);
}

◆ CalculateAmplitude()

void VibratingPoint::CalculateAmplitude ( )

Проводит необходимые для вычисления амплитуды вычисления

for amplitude calculation

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 176

{
    float max_meaned_x = 0;
    float max_meaned_y = 0;
 
    // Создаем контей
 
    max_meaned_x = vec_meaned_coordinates_of_point_[HelperFunctions::FindGlobalMaxIdx(x_coordinates_)].x;
    max_meaned_y = vec_meaned_coordinates_of_point_[HelperFunctions::FindGlobalMaxIdx(y_coordinates_)].y;
 
    float relative_amplitude_x = 0.0f;
    float relative_amplitude_y = 0.0f;
 
    Scalar mean_of_mean_coordinates_of_point = mean(vec_meaned_coordinates_of_point_);
    double meaned_mean_x = mean_of_mean_coordinates_of_point.val[0];
    double meaned_mean_y = mean_of_mean_coordinates_of_point.val[1];
 
    if (point_coordinates_.size() > 2)
    {
        relative_amplitude_x = (max_meaned_x) / (max_meaned_x + max_meaned_y);
        relative_amplitude_y = (max_meaned_y) / (max_meaned_x + max_meaned_y);
    }
 
    /*
    // FOR DEBUG PURPOSES
    if (std::isnan(relative_amplitude_x) || std::isnan(relative_amplitude_y))
    {
        std::cout << "!DEBUG first inf (x): " << relative_amplitude_x << " second inf (y): " << relative_amplitude_y << std::endl;
        std::cout << "!DEBUG max_meaned_x: " << vec_meaned_coordinates_of_point_[HelperFunctions::FindGlobalMaxIdx(x_coordinates)].x << " max_meaned_y: " << vec_meaned_coordinates_of_point_[HelperFunctions::FindGlobalMaxIdx(y_coordinates)].y << std::endl;
        std::cout << "vec size: " << point_coordinates_.size() << std::endl;
        for (int i = 0; i < point_coordinates_.size(); i++)
        {
            std::cout << i << "-th coords: " << point_coordinates_[i] << std::endl;
        }
    }
 
    if ((relative_amplitude_x > 1) || (relative_amplitude_y > 1))
    {
        std::cout << "!DEBUG first big (x): " << relative_amplitude_x << " second big (y): " << relative_amplitude_y << std::endl;
        std::cout << "!DEBUG max_meaned_x: " << max_meaned_x << " max_meaned_y: " << max_meaned_y << std::endl;
    }
    */
 
    if (!(std::isnan(relative_amplitude_x) || std::isnan(relative_amplitude_y)))
    {
        relative_amplitude_.x = relative_amplitude_x;
        relative_amplitude_.y = relative_amplitude_y;
        current_amplitude_.x = max_meaned_x - meaned_mean_x;
        current_amplitude_.y = max_meaned_y - meaned_mean_y;
    }
}

◆ Draw()

virtual void VibratingPoint::Draw ( Mat & frame )

pure virtual

Отрисовывает точку на кадре

Аргументы

frame изображение, на котором будет происходить отрисовка

Замещается в ColoredPointHandler и LonelyPointHandler.

◆ DrawHistogram()

virtual void VibratingPoint::DrawHistogram ( )

protectedpure virtual

Отрисовывает гистограмму спектра частот колебаний точки (полученную после БПФ в методе ExecuteFFT())

Замещается в ColoredPointHandler и LonelyPointHandler.

◆ ExecuteFFT()

void VibratingPoint::ExecuteFFT ( )

Выполняет БПФ для нахождения частоты вибрации.

После выполнения записывает в контейнер frequencies_ найденные пики, а также добавляет в контейнер x_ найденный спектр частот вибрации (для отображения гистограммы)

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 3

{
    bool absolute_peak = false;
 
    std::vector<Point2f> fft_result;
    std::vector<Point2f> p2;
    std::vector<Point2f> p1;
    std::vector<double> frequencies;
    std::vector<int> indexes_of_peak_frequencies;
    std::vector<float> magnitudes;
 
    std::vector<double> peak_frequencies;
 
    int samples_amount = point_coordinates_.size();
 
    Scalar mean_coordinates_of_point_ = mean(point_coordinates_);
    //std::cout << mean_coordinates_of_point_ << std::endl;
    double meaned_x = mean_coordinates_of_point_.val[0];
    double meaned_y = mean_coordinates_of_point_.val[1];
 
    vec_meaned_coordinates_of_point_.clear();
    x_coordinates_.clear();
    y_coordinates_.clear();
    for (int i = 0; i < point_coordinates_.size(); i++)
    {
        vec_meaned_coordinates_of_point_.push_back(Point2f(point_coordinates_[i].x - meaned_x, point_coordinates_[i].y - meaned_y));
        x_coordinates_.push_back(point_coordinates_[i].x - meaned_x);
        y_coordinates_.push_back(point_coordinates_[i].y - meaned_y);
    }
 
    dft(vec_meaned_coordinates_of_point_, fft_result);
 
    // computing two-sided spectrum P2
    for (int i = 0; i < fft_result.size(); i++)
    {
        Point2f tmp;
        tmp.x = abs(fft_result[i].x / samples_amount);
        tmp.y = abs(fft_result[i].y / samples_amount);
        p2.push_back(tmp);
    }
 
    // computing single-sided spectrum P1 based on P2 and the even-valued signal length (the same as size_of_vecs_)
    for (int i = 0; i < p2.size(); i++)
    {
        size_t idx = 0;
        idx = (int)(((double)(i)) / 2.0 + 1.0);
        p1.push_back(p2[idx]);
    }
 
    // possible frequencies
    for (int i = 0; i < samples_amount; i++)
    {
        float tmp = sampling_rate_ * ((double)(i) / 2) / samples_amount;
        frequencies.push_back(tmp);
    }
 
    for (int i = 0; i < p1.size(); i++)
    {
        float current_magnitude = sqrt(p1[i].x * p1[i].x + p1[i].y * p1[i].y);
        magnitudes.push_back(current_magnitude);
    }
 
    HelperFunctions::DeadzoneFilter(frequencies);
    HelperFunctions::DeadzoneFilter(magnitudes);
 
    /*
    * FOR DEBUG
    * 
    if (point_coordinates_.size() > 5)
    {
        std::fstream file;
        file.open("C:/Users/seeyo/source/repos/Visual-Vibration-Tracking-V2/docs/magnitudes.txt", 'w');
 
        //for (int i = 0; i < magnitudes.size(); i++)
        //{
        //  std::string tmp = std::to_string(frequencies[i]) + " " + std::to_string(magnitudes[i]) + " " + std::to_string(p1[i].x) + " " + std::to_string(p1[i].y);
        //  file << tmp << std::endl;
        //}
 
        for (int i = 0; i < point_coordinates_.size(); i++)
        {
            std::string tmp = std::to_string(point_coordinates_[i].x) + " " + std::to_string(point_coordinates_[i].y) + " " + std::to_string(point_time_coordinates_[i]);
            file << tmp << std::endl;
        }
 
        file.close();
    }
    */
 
    x_ = frequencies;
    y_ = magnitudes;
 
    // Вызов отрисовщика гистограммы
    DrawHistogram();
 
    bool candidate_for_being_full_zero = false;
    int zero_flag = 0;
 
    if (!absolute_peak)
    {
        // searching peaks in output vector of magnitudes
        
        PeakFinder::findPeaks(magnitudes, indexes_of_peak_frequencies, false, 1);
 
        int maxIdx = 0;
 
        zero_flag = indexes_of_peak_frequencies.size();
 
        double mag_sum = 0;
 
        // filling in vector of peak_frequencies with the just found peak frequencies 
        for (int i = 0; i < indexes_of_peak_frequencies.size(); i++)
        {
            peak_frequencies.push_back(frequencies[indexes_of_peak_frequencies[i]]);
 
            //std::cout << "mag: " << magnitudes[indexes_of_peak_frequencies[i]] << std::endl;
            mag_sum += magnitudes[indexes_of_peak_frequencies[i]];
            if ((magnitudes[indexes_of_peak_frequencies[i]]) < 0.01f)
                zero_flag--;
        }
 
        main_frequency_ = frequencies[HelperFunctions::FindGlobalMaxIdx(magnitudes)];
        float max_diff = HelperFunctions::CalculateMaxDifferenceInVector(magnitudes);
        mag_max_differences_.push_back(max_diff);
        float mean_diff_of_max_diffs = 0;
        if (mag_max_differences_.size() > 1)
            mean_diff_of_max_diffs = HelperFunctions::CalculateMeanDifferenceInVector(mag_max_differences_);
 
        if (mean_diff_of_max_diffs < sensivity_ || std::isnan(mean_diff_of_max_diffs))
            confidence_level_ -= 0.01;
        else
            confidence_level_ += 0.01;
        
        if (zero_flag == 0 && indexes_of_peak_frequencies.size() != 0)
        {
            frequencies_.clear();
            frequencies_.push_back(0.0);
        }
        else
        {
            frequencies_ = peak_frequencies;
        }
    }
 
}

◆ GetCurrentAmplitude()

Point3f VibratingPoint::GetCurrentAmplitude ( )

Возвращает последнюю найденную относительную амплитуду

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 252

{
    return current_amplitude_;
}

◆ GetCurrentConfidenceLevel()

double VibratingPoint::GetCurrentConfidenceLevel ( )

Возвращает последний найденный уровень достоверности

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 257

{
    return confidence_level_;
}

◆ GetCurrentMainFrequency()

double VibratingPoint::GetCurrentMainFrequency ( )

Возвращает текущую "основную" частоту

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 242

{
    return main_frequency_;
}

◆ GetCurrentVibrationFrequency()

std::vector< double > VibratingPoint::GetCurrentVibrationFrequency ( )

Возвращает вектор текущих частот точки

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 237

{
    return frequencies_;
}

◆ GetLastFoundCoordinates()

Point2f VibratingPoint::GetLastFoundCoordinates ( )

Возвращает последний элемент вектора координат

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 232

{
    return point_coordinates_.back();
}

◆ GetRelativeAmplitude()

Point3f VibratingPoint::GetRelativeAmplitude ( )

Возвращает последнюю найденную относительную амплитуду

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 247

{
    return relative_amplitude_;
}

◆ IsInteracted()

bool VibratingPoint::IsInteracted ( Point2i coordinates )

Проверяет точку на наличие взаимодействия с ней (если курсор попал в область взаимодействия точки VibratingPoint::interaction_box_)

Аргументы

coordinates координаты курсора

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 165

{
    interacted_ = interaction_box_.contains(coordinates);
    return interacted_;
}

◆ SetSensivity()

void VibratingPoint::SetSensivity ( double sensivity )

Устанавливает чувствительность, влияющую на confidence.

См. определение в файле vibrating_point.cpp строка 171

{
    sensivity_ = sensivity;
}

◆ UpdatePointColor()

virtual void VibratingPoint::UpdatePointColor ( )

protectedpure virtual

Обновляем текущий цвет точки

Замещается в ColoredPointHandler и LonelyPointHandler.

Данные класса

◆ confidence_level_

double VibratingPoint::confidence_level_

protected

Рейтинг достоверности вибрации

См. определение в файле vibrating_point.h строка 188

◆ current_amplitude_

Point3f VibratingPoint::current_amplitude_

protected

Фактические амплитуды вибрации по x, y. Выражаюытся в пикселях

См. определение в файле vibrating_point.h строка 131

◆ current_point_radius_

int VibratingPoint::current_point_radius_

protected

Радиус точки, который нужен для её отрисовки

См. определение в файле vibrating_point.h строка 167

◆ default_point_radius_

int VibratingPoint::default_point_radius_

protected

Дефолтный радиус точки

См. определение в файле vibrating_point.h строка 171

◆ extremum_amplitude_

std::pair<double, double> VibratingPoint::extremum_amplitude_

inlinestatic

Максимум и минимум амплитуды среди всех VibratingPoint объектов-наследников

inline - для совмещенного объявления с определением переменной внутри класса

См. определение в файле vibrating_point.h строка 106

◆ frequencies_

std::vector<double> VibratingPoint::frequencies_

protected

Контейнер для частот точки

См. определение в файле vibrating_point.h строка 151

◆ interacted_

bool VibratingPoint::interacted_

protected

Флаг взаимодействия с точкой

True - в случае взаимодействия, false - в противном

См. определение в файле vibrating_point.h строка 122

◆ interaction_box_

Rect VibratingPoint::interaction_box_

protected

Прямоугольник (область) взаимодействия с точкой

См. определение в файле vibrating_point.h строка 112

◆ interaction_offset_

int VibratingPoint::interaction_offset_

protected

Половина длины прямоугольника взаимодействия

См. определение в файле vibrating_point.h строка 116

◆ mag_max_differences_

std::vector<float> VibratingPoint::mag_max_differences_

private

Максимальная разнциа в магнитудах в найденном спектре после БПФ

См. также: ExecuteFFT() и confidence_level_ - используется для определения "уровня достоверности" результатов у конкретной точки

См. определение в файле vibrating_point.h строка 195

◆ main_frequency_

double VibratingPoint::main_frequency_

protected

Главная частота (основная)

См. определение в файле vibrating_point.h строка 155

◆ point_coordinates_

std::vector<Point2f> VibratingPoint::point_coordinates_

protected

Контейнер для координат точки

См. определение в файле vibrating_point.h строка 135

◆ point_time_coordinates_

std::vector<double> VibratingPoint::point_time_coordinates_

protected

Контейнер для временных координат точки

См. определение в файле vibrating_point.h строка 159

◆ relative_amplitude_

Point3f VibratingPoint::relative_amplitude_

protected

Относительные амплитуды вибрации по x, y. Выражается отношением амплитуды

См. определение в файле vibrating_point.h строка 127

◆ sampling_rate_

double VibratingPoint::sampling_rate_

protected

Частота сэмплирования (фактически - FPS исходного видео)

См. определение в файле vibrating_point.h строка 163

◆ sensivity_

double VibratingPoint::sensivity_

protected

Чувствительность определения вибрации

См. определение в файле vibrating_point.h строка 184

◆ vec_meaned_coordinates_of_point_

std::vector<cv::Point2f> VibratingPoint::vec_meaned_coordinates_of_point_

protected

Контейнер для координат точки относительно нулевого уровня

См. определение в файле vibrating_point.h строка 147

◆ x_

std::vector<double> VibratingPoint::x_

protected

Контейнер для хранения координат гистограммы по оси X (фактически - найденный спектр частот вибрации точки после выполнения БПФ)

См. определение в файле vibrating_point.h строка 176

◆ x_coordinates_

std::vector<double> VibratingPoint::x_coordinates_

protected

Контейнер для координат точки по оси X.

См. определение в файле vibrating_point.h строка 139

◆ y_

std::vector<float> VibratingPoint::y_

protected

Контейнер для хранения координат гистограммы по оси Y (фактически - найденные магнитуды точки после выполнения БПФ)

См. определение в файле vibrating_point.h строка 180

◆ y_coordinates_

std::vector<double> VibratingPoint::y_coordinates_

protected

Контейнер для координат точки по оси Y.

См. определение в файле vibrating_point.h строка 143

Объявления и описания членов классов находятся в файлах:

C:/Users/seeyo/source/repos/Visual-Vibration-Tracking-V2/include/VVT-V2/vibrating_point.h
C:/Users/seeyo/source/repos/Visual-Vibration-Tracking-V2/source/vibrating_point.cpp

Открытые члены

Статические открытые данные

Защищенные члены

Защищенные данные

Закрытые данные

Подробное описание

Методы

◆ AddNewPointPosition()

◆ AddNewPointTime()

◆ CalculateAmplitude()

◆ Draw()

◆ DrawHistogram()

◆ ExecuteFFT()

◆ GetCurrentAmplitude()

◆ GetCurrentConfidenceLevel()

◆ GetCurrentMainFrequency()

◆ GetCurrentVibrationFrequency()

◆ GetLastFoundCoordinates()

◆ GetRelativeAmplitude()

◆ IsInteracted()

◆ SetSensivity()

◆ UpdatePointColor()

Данные класса

◆ confidence_level_

◆ current_amplitude_

◆ current_point_radius_

◆ default_point_radius_

◆ extremum_amplitude_

◆ frequencies_

◆ interacted_

◆ interaction_box_

◆ interaction_offset_

◆ mag_max_differences_

◆ main_frequency_

◆ point_coordinates_

◆ point_time_coordinates_

◆ relative_amplitude_

◆ sampling_rate_

◆ sensivity_

◆ vec_meaned_coordinates_of_point_

◆ x_

◆ x_coordinates_

◆ y_

◆ y_coordinates_