avfilter/af_pan: fix null pointer dereference on empty token
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_find_rect.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2014-2015 Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  * (at your option) any later version.
10  *
11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
17  * with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
19  */
20
21 /**
22  * @todo switch to dualinput
23  */
24
25 #include "libavutil/avassert.h"
26 #include "libavutil/imgutils.h"
27 #include "libavutil/opt.h"
28 #include "internal.h"
29
30 #include "lavfutils.h"
31
32 #define MAX_MIPMAPS 5
33
34 typedef struct FOCContext {
35     AVClass *class;
36     float threshold;
37     int mipmaps;
38     int xmin, ymin, xmax, ymax;
39     char *obj_filename;
40     int last_x, last_y;
41     AVFrame *obj_frame;
42     AVFrame *needle_frame[MAX_MIPMAPS];
43     AVFrame *haystack_frame[MAX_MIPMAPS];
44 } FOCContext;
45
46 #define OFFSET(x) offsetof(FOCContext, x)
47 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
48 static const AVOption find_rect_options[] = {
49     { "object", "object bitmap filename", OFFSET(obj_filename), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL}, .flags = FLAGS },
50     { "threshold", "set threshold", OFFSET(threshold), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = 0.5}, 0, 1.0, FLAGS },
51     { "mipmaps", "set mipmaps", OFFSET(mipmaps), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 3}, 1, MAX_MIPMAPS, FLAGS },
52     { "xmin", "", OFFSET(xmin), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX, FLAGS },
53     { "ymin", "", OFFSET(ymin), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX, FLAGS },
54     { "xmax", "", OFFSET(xmax), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX, FLAGS },
55     { "ymax", "", OFFSET(ymax), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 0}, 0, INT_MAX, FLAGS },
56     { NULL }
57 };
58
59 AVFILTER_DEFINE_CLASS(find_rect);
60
61 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
62 {
63     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
64         AV_PIX_FMT_YUV420P,
65         AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
66         AV_PIX_FMT_NONE
67     };
68
69     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
70 }
71
72 static AVFrame *downscale(AVFrame *in)
73 {
74     int x, y;
75     AVFrame *frame = av_frame_alloc();
76     uint8_t *src, *dst;
77     if (!frame)
78         return NULL;
79
80     frame->format = in->format;
81     frame->width  = (in->width + 1) / 2;
82     frame->height = (in->height+ 1) / 2;
83
84     if (av_frame_get_buffer(frame, 32) < 0) {
85         av_frame_free(&frame);
86         return NULL;
87     }
88     src = in   ->data[0];
89     dst = frame->data[0];
90
91     for(y = 0; y < frame->height; y++) {
92         for(x = 0; x < frame->width; x++) {
93             dst[x] = (  src[2*x+0]
94                       + src[2*x+1]
95                       + src[2*x+0 + in->linesize[0]]
96                       + src[2*x+1 + in->linesize[0]]
97                       + 2) >> 2;
98         }
99         src += 2*in->linesize[0];
100         dst += frame->linesize[0];
101     }
102     return frame;
103 }
104
105 static float compare(const AVFrame *haystack, const AVFrame *obj, int offx, int offy)
106 {
107     int x,y;
108     int o_sum_v = 0;
109     int h_sum_v = 0;
110     int64_t oo_sum_v = 0;
111     int64_t hh_sum_v = 0;
112     int64_t oh_sum_v = 0;
113     float c;
114     int n = obj->height * obj->width;
115     const uint8_t *odat = obj     ->data[0];
116     const uint8_t *hdat = haystack->data[0] + offx + offy * haystack->linesize[0];
117     int64_t o_sigma, h_sigma;
118
119     for(y = 0; y < obj->height; y++) {
120         for(x = 0; x < obj->width; x++) {
121             int o_v = odat[x];
122             int h_v = hdat[x];
123             o_sum_v += o_v;
124             h_sum_v += h_v;
125             oo_sum_v += o_v * o_v;
126             hh_sum_v += h_v * h_v;
127             oh_sum_v += o_v * h_v;
128         }
129         odat += obj->linesize[0];
130         hdat += haystack->linesize[0];
131     }
132     o_sigma = n*oo_sum_v - o_sum_v*(int64_t)o_sum_v;
133     h_sigma = n*hh_sum_v - h_sum_v*(int64_t)h_sum_v;
134
135     if (o_sigma == 0 || h_sigma == 0)
136         return 1.0;
137
138     c = (n*oh_sum_v - o_sum_v*(int64_t)h_sum_v) / (sqrt(o_sigma)*sqrt(h_sigma));
139
140     return 1 - fabs(c);
141 }
142
143 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
144 {
145     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
146     FOCContext *foc = ctx->priv;
147
148     if (foc->xmax <= 0)
149         foc->xmax = inlink->w - foc->obj_frame->width;
150     if (foc->ymax <= 0)
151         foc->ymax = inlink->h - foc->obj_frame->height;
152
153     return 0;
154 }
155
156 static float search(FOCContext *foc, int pass, int maxpass, int xmin, int xmax, int ymin, int ymax, int *best_x, int *best_y, float best_score)
157 {
158     int x, y;
159
160     if (pass + 1 <= maxpass) {
161         int sub_x, sub_y;
162         search(foc, pass+1, maxpass, xmin>>1, (xmax+1)>>1, ymin>>1, (ymax+1)>>1, &sub_x, &sub_y, 1.0);
163         xmin = FFMAX(xmin, 2*sub_x - 4);
164         xmax = FFMIN(xmax, 2*sub_x + 4);
165         ymin = FFMAX(ymin, 2*sub_y - 4);
166         ymax = FFMIN(ymax, 2*sub_y + 4);
167     }
168
169     for (y = ymin; y <= ymax; y++) {
170         for (x = xmin; x <= xmax; x++) {
171             float score = compare(foc->haystack_frame[pass], foc->needle_frame[pass], x, y);
172             av_assert0(score != 0);
173             if (score < best_score) {
174                 best_score = score;
175                 *best_x = x;
176                 *best_y = y;
177             }
178         }
179     }
180     return best_score;
181 }
182
183 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
184 {
185     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
186     FOCContext *foc = ctx->priv;
187     float best_score;
188     int best_x, best_y;
189     int i;
190
191     foc->haystack_frame[0] = av_frame_clone(in);
192     for (i=1; i<foc->mipmaps; i++) {
193         foc->haystack_frame[i] = downscale(foc->haystack_frame[i-1]);
194     }
195
196     best_score = search(foc, 0, 0,
197                         FFMAX(foc->xmin, foc->last_x - 8),
198                         FFMIN(foc->xmax, foc->last_x + 8),
199                         FFMAX(foc->ymin, foc->last_y - 8),
200                         FFMIN(foc->ymax, foc->last_y + 8),
201                         &best_x, &best_y, 1.0);
202
203     best_score = search(foc, 0, foc->mipmaps - 1, foc->xmin, foc->xmax, foc->ymin, foc->ymax,
204                         &best_x, &best_y, best_score);
205
206     for (i=0; i<MAX_MIPMAPS; i++) {
207         av_frame_free(&foc->haystack_frame[i]);
208     }
209
210     if (best_score > foc->threshold) {
211         return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], in);
212     }
213
214     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Found at %d %d score %f\n", best_x, best_y, best_score);
215     foc->last_x = best_x;
216     foc->last_y = best_y;
217
218     av_frame_make_writable(in);
219
220     av_dict_set_int(&in->metadata, "lavfi.rect.w", foc->obj_frame->width, 0);
221     av_dict_set_int(&in->metadata, "lavfi.rect.h", foc->obj_frame->height, 0);
222     av_dict_set_int(&in->metadata, "lavfi.rect.x", best_x, 0);
223     av_dict_set_int(&in->metadata, "lavfi.rect.y", best_y, 0);
224
225     return ff_filter_frame(ctx->outputs[0], in);
226 }
227
228 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
229 {
230     FOCContext *foc = ctx->priv;
231     int i;
232
233     for (i = 0; i < MAX_MIPMAPS; i++) {
234         av_frame_free(&foc->needle_frame[i]);
235         av_frame_free(&foc->haystack_frame[i]);
236     }
237
238     if (foc->obj_frame)
239         av_freep(&foc->obj_frame->data[0]);
240     av_frame_free(&foc->obj_frame);
241 }
242
243 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
244 {
245     FOCContext *foc = ctx->priv;
246     int ret, i;
247
248     if (!foc->obj_filename) {
249         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "object filename not set\n");
250         return AVERROR(EINVAL);
251     }
252
253     foc->obj_frame = av_frame_alloc();
254     if (!foc->obj_frame)
255         return AVERROR(ENOMEM);
256
257     if ((ret = ff_load_image(foc->obj_frame->data, foc->obj_frame->linesize,
258                              &foc->obj_frame->width, &foc->obj_frame->height,
259                              &foc->obj_frame->format, foc->obj_filename, ctx)) < 0)
260         return ret;
261
262     if (foc->obj_frame->format != AV_PIX_FMT_GRAY8) {
263         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "object image is not a grayscale image\n");
264         return AVERROR(EINVAL);
265     }
266
267     foc->needle_frame[0] = av_frame_clone(foc->obj_frame);
268     for (i = 1; i < foc->mipmaps; i++) {
269         foc->needle_frame[i] = downscale(foc->needle_frame[i-1]);
270         if (!foc->needle_frame[i])
271             return AVERROR(ENOMEM);
272     }
273
274     return 0;
275 }
276
277 static const AVFilterPad foc_inputs[] = {
278     {
279         .name         = "default",
280         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
281         .config_props = config_input,
282         .filter_frame = filter_frame,
283     },
284     { NULL }
285 };
286
287 static const AVFilterPad foc_outputs[] = {
288     {
289         .name = "default",
290         .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
291     },
292     { NULL }
293 };
294
295 AVFilter ff_vf_find_rect = {
296     .name            = "find_rect",
297     .description     = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Find a user specified object."),
298     .priv_size       = sizeof(FOCContext),
299     .init            = init,
300     .uninit          = uninit,
301     .query_formats   = query_formats,
302     .inputs          = foc_inputs,
303     .outputs         = foc_outputs,
304     .priv_class      = &find_rect_class,
305 };