S3315_RK3588/NeoTracker/src/Arith_TrackSAObj.h

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* 文件名称： Arith_TrackSAObj.h
* 文件标识：
* 内容摘要： 小目标面目标跟踪接口
* 其它说明： 由于二者都是利用目标特征向量的匹配进行跟踪，原理一致，因此可以合并为一个处理。此模块为对空跟踪器主体部分
* 当前版本：
* 创建作者：04046WCW
* 创建日期：2023/11/05
* 包含关系：
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#ifndef ARITH_TRACKSAOBJ_H
#define ARITH_TRACKSAOBJ_H

#pragma once

#include "Detect/API_DetectSAObj.h"
#include "PIPE/Arith_MOT_PipeProc.h"
#include "Arith_Common.hpp"

#define FEA_LENS 100               //监控数组长度
#define GLB_MONITOR_VALID_CNT 100  //监控有效性帧数，稳定跟踪后才使用监控参数进行跟踪决策，防止

#define GLB_SIMOBJ_VALID_CNT 50   //监控有效性帧数，稳定跟踪后才使用监控参数进行跟踪决策

#define GLB_TRACK_SMALL2FACE_CNT    5   //小目标和面目标相互切换数组总长度
#define GLB_TRACK_SMALL2FACE_THRES  3   //小目标和面目标相互切换计数阈值
#define GLB_SMALL2FACE_SIZE_THRES   36 //49//64  //小目标转面目标尺寸上限


//定义监控管道目标特性波动结构体
typedef struct tagPipeFeatureFluc
{
    FLOAT32     fStd;		//标准差
    FLOAT32		fMean;		//均值
    FLOAT32		fMin;		//最小值
    FLOAT32		fMax;		//最大值
}PIPE_FEATURE_FLUC;

//定义监控目标特性，根据需要扩展，常规特性如尺寸、灰度
typedef struct tagMonitorStatus
{
    // 特性
    FLOAT32 TargetGray[FEA_LENS];//小目标取灰度极值，面目标取均值
    PIPE_FEATURE_FLUC TargetGray_sta;
    FLOAT32 fGrayWeight;

    FLOAT32   TargetWHRatio[FEA_LENS];
    PIPE_FEATURE_FLUC TargetWHRatio_sta;
    FLOAT32 fWHRWeight;

    FLOAT32   TargetConfRatio[FEA_LENS];
    PIPE_FEATURE_FLUC TargetConfRatio_sta;
    FLOAT32 fConfWeight;

    FLOAT32    TargetPxls[FEA_LENS];
    PIPE_FEATURE_FLUC TargetPxls_sta;
    FLOAT32 fPxlsWeight;

    // 信噪比
    FLOAT32    TargetSNR[FEA_LENS];
    PIPE_FEATURE_FLUC TargetSNR_sta;
    FLOAT32 fSNRWeight;

    // 背景均值
    FLOAT32    TargetBKGMean[FEA_LENS];
    PIPE_FEATURE_FLUC TargetBKGMean_sta;
    FLOAT32 fBKGMeanWeight;

    FLOAT32  fScore;       // 当前目标得分

    SINT32    MonitorCnts;		//记录总帧数
    SINT32    unLastUpdateFrm;	// 最近更新的帧编号

    BBOOL    bMonitorVaildFlag;  // 目标监控有效标志

}MonitorStatus;

//// 运动特征
//typedef struct tagMoveFeature
//{
//	SINT32 nLostFrmID;//丢失帧编号
//	ANGLE32F stLostAgl;//丢失点角度
//	SPEED32F stLostSpeed;//丢失前角速度
//
//	ANGLE32F stTargetCurrAgl;//当前帧预测角度
//	CENTERRECT32S stTargetCurrBox;//当前帧预测图像位置
//
//}MoveFeature;
//





////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//--数据结构定义
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// 跟踪算法搜索分块方案，内容与检测一致，便于赋值
struct TSA_INPUT
{
    //搜索区域
    CENTERRECT  crCenterRect;   //搜索区域宽高
    MINMAXRECT  mmCenterRect;   //搜索区域边界

    //分块大小
    SINT32      nBlkHeight;     //分块高
    SINT32      nBlkWidth;      //分块宽

    //搜索区域内分块个数
    SINT32      nBlkNumH;       //高度上分块个数
    SINT32      nBlkNumW;       //宽度上分块个数
    SINT32      nBlkNum;        //总分块个数
};

//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
//跟踪算法参数结构体
struct TSA_Parameters
{
    //相邻两个极大值点合并为一个目标的距离阈值
    SINT32  nObjCombineDist;//相邻两个极大值点合并为一个目标的距离阈值

    SINT32  nPipeRadius;    //当前管道计算波门大小
    SIZE32S snSrRadius;     //实际搜索区域波门大小
    //管道搜索区域大小
    SINT32 nPipeRadiusLost; //丢失波门最小值
    SINT32 nPipeRadiusTrack;//跟踪波门最小值

    //记忆跟踪
    SINT32  nPipeFOVLostCnt;//管道丢失（记忆跟踪）帧数

    BBOOL   Sky_bUseAIDet;  //是否使用AI检测信息
    UINT16  nUseAIDetFeq;   //使用AI管道更新频率

    BBOOL	bEnableSecDetect;//小目标二次检测开关
};


//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
//跟踪算法输出结果结构体
typedef struct tagTSA_Output
{
    SINT32  nFrmSmallObjsCnt;           //当前帧小目标个数
    SINT32  nFrmAreaObjsCnt;            //当前帧面目标个数
    SINT32  m_nTargetNum;               // 对空跟踪局部目标检测个数
    TARGET_OBJECT* mTarget_Array;       // 对空跟踪局部目标检测队列
    UINT16 pxObjGrayMax;                //目标最大灰度值
    UINT16 pxObjGrayMin;                //目标最小灰度值

    CENTERRECT  crCenterRect;           //搜索区域宽高
}TSA_Output;



class SA_Tracker
{
public:
    SA_Tracker(int nWidth, int nHeight);
    ~SA_Tracker();

    // 管道初始化
    bool Init(UINT16* pSrc, SINT32 nWidth,SINT32 nHeight, PIPE* pTrackingPipe, GLB_INPUT* p_GLB_Input);

    // 跟踪，更新目标模型
    int Track(GD_VIDEO_FRAME_S img, GLB_INPUT* p_GLB_Input, API_MOT_PIPE* g_GLB_PipeProc, SkyControlInfo* pSkyControlInfo, TSky_Output* m_TSky_Output);

    // 目标表观特性模型：小面目标
    void  TO_RecordObjFeatures(TARGET_OBJECT* ptTargetMonitor, GLB_INPUT* p_GLB_Input);

    // 清除目标特征
    void  TO_CleanUpObjFeatures();

    // 重置跟踪器及模型（可选）
    void Reset(OBJECTSTATUS* pObjStatus,BBOOL bUpdateMod, GD_VIDEO_FRAME_S img, SINT32 nWidth, SINT32 nHeight, GLB_INPUT* p_GLB_Input);


    // 输出跟踪结果的外接矩形
    RECT32S getTrackRect();

    // 干扰目标统计,注意不是波门内目标个数
    SINT32 getInterfereAreaTargteNum(RECT32S bbox);

    // 获取小目标检测模块
    API_DetectSmallObj* getDSTmodule();


    // 对空所有跟踪器统一输出，便于融合处理
    OBJECTSTATUS m_ObjStatus;

    TARGET_OBJECT m_MatchTarget1;   // 基于小面检测的匹配目标
    TARGET_OBJECT m_MatchTarget2;   // 基于AI识别的匹配目标

    // 作为检测关联跟踪器，匹配【目标】是最基本的输出，还可以在融合时直接用于输出，不必再从ObjStatus更新到管道
    TARGET_OBJECT m_MatchedTarget;



    //跟踪算法：小目标与面目标相互切换计数
    UBYTE8      TO_pSmall2Area_Target_counter[GLB_TRACK_SMALL2FACE_CNT];
    SINT16      g_GLB_S2ATagCnt;   //小目标和面目标相互切换计数器

    UINT16      nSAUseAIDetFeq;      //使用AI信息帧率

    //相似抗干扰跟踪算法：相似目标个数数组统计、状态判断、生命周期控制
    SINT32      nSimTargetNum_Counter[GLB_SIMOBJ_VALID_CNT];
    UBYTE8      ubSimTarget_End;        //相似目标数组最后位置的索引
    SINT32      CountSim2To0;           //2个变0个的次数
    BBOOL       bSim2To0_T;             //2变0,0连续持续T帧的标志位
    SINT32      nSimStateLifeTime;      //相似抗干扰状态的生命周期
    // 目标检测队列
    TARGET_OBJECT* m_Target_Array;
    SINT32 m_nTargetNum;

    // 跟踪匹配目标的ID
    SINT32 nTrackTargetID;

    // 跟踪目标模式
    SizeType m_SizeMode;
    GrayType m_GrayMode;


    // 算法输入输出
    TSA_INPUT m_TSA_Input;
    TSA_Parameters m_TSA_Param;
    TSA_Output m_TSA_output;

private:

    // 只更新目标信息到跟踪器,只有融合阶段才写入管道。
    void UpdateObject2Tracker(TARGET_OBJECT* pTarget, GLB_INPUT* p_GLB_Input, SINT32  nTrackMemThresh);

    // 获取跟踪器的运行状态
    void GetTrackState(GLB_INPUT* p_GLB_Input);

    // 波门目标匹配
    SINT32 FindMatchTarget(PIPE* pPipe, TARGET_OBJECT* ptTargetArray, SINT32 nFrmObjsCnt, SINT32 nPipeRadius, GLB_INPUT* p_GLB_Input);

    // 波门管道匹配
    SINT32 FindMatchPipe(SINT32 nWidth, SINT32 nHeight, PIPE* pLockingPipe, PIPE* m_PipeArray, SINT32 nRealPipeNum, 
                            SINT32 nMaxPipeNum, TSA_Parameters *pTSA_Param, FLOAT32 fAglReso);


    /**********************************************************/
    // 波门单帧目标匹配
    SINT32 FindMatchOneshot(PIPE* pPipe, TARGET_OBJECT* ptTargetArray, SINT32 nFrmObjsCnt, SINT32 nPipeRadius, FLOAT32 fAglReso);

    // 波门跟踪轨迹匹配
    SINT32 FindMatchTracklet(SINT32 nWidth, SINT32 nHeight, PIPE* pLockingPipe, PIPE* m_PipeArray, SINT32 nRealPipeNum,
                         SINT32 nMaxPipeNum, TSA_Parameters* pTSA_Param, FLOAT32 fAglReso);
    /**********************************************************/
    // 自适应波门
    void SetAutoSearchZone(SINT32 nWidth,SINT32 nHeight, GLB_INPUT* p_GLB_Input);

    // 小面局部检测处理
    void SARegionDet(GD_VIDEO_FRAME_S img, GLB_INPUT* p_GLB_Input, SINT32 nPipeRadiusTrack, TSky_Output* m_TSky_Output);

    // 对空相似目标抗干扰处理
    void ProcessSimInflunce(GLB_INPUT* p_GLB_Input, SINT32* nObjCombineDist, TSky_Output* m_TSky_Output);

    // 自动切换跟踪目标模式,内部自闭环
    void SetTrackModeAuto();

    FLOAT32 Similarity_Apparent(PIPE* pPipe, TARGET_OBJECT* ptTarget);

    FLOAT32 Similarity_Move(PIPE* pPipe, TARGET_OBJECT* ptTarget, FLOAT32 fAglReso);
    FLOAT32 Similarity_Move(PIPE* pPipe, PIPE* pPipe_Temp, FLOAT32 fAglReso);
    void  TO_StatisticsObjFeatures();

    void  TO_CalcStdOfArray(FLOAT32* pfArray, SINT32 nTotalLen, SINT32 nEnd,SINT32 nCountLen, PIPE_FEATURE_FLUC* pstPipeFeature);

    FLOAT32 cos_sim(POINT32F v1, POINT32F v2);

    //// 波门管道重捕
    //SINT32 ReFindMatchPipe(PIPE* pPipe, PIPE* ptPipeArray, SINT32 nFrmObjsCnt, SINT32 nPipeRadius, GLB_INPUT* p_GLB_Input, SINT32 nMaxPipeNum);
    //// 更新匹配目标，重置滤波信息，并删除匹配管道
    //void ReElectionPipe(PIPE* pPipe);
    //// 重捕管道更新
    //void UpdatePipe2Tracker(SINT32 nWidth, SINT32 nHeight, PIPE* pPipe, GLB_INPUT* p_GLB_Input);

    //FLOAT32 Similarity_Move(PIPE* pLockPipe, PIPE* pPipeTemp, GLB_INPUT* p_GLB_Input);

public:
    PIPE* m_LockingPipe;//锁定管道指针，指向PIPE队列锁定目标，初始化赋值

    // 小目标检测算法
    API_DetectSmallObj* pDST_Module;

    // 面目标检测算法
    API_DetectAreaObj* pDAT_Module;

    // 历史特征向量记录
    MonitorStatus g_GLB_MonitorStatus;

    TrackUnlockState SATrkState;            // 小面跟踪器的记忆跟踪状态

    //// 全局变量的指针
    //GLB_INPUT* g_GLB_stInput;
    //GLB_PARAMETERS* g_GLB_stPara;
    //GLB_OUTPUT* g_GLB_stOutput;



};

#endif