avfilter/vf_signature: Replace uncommon spelling of seperate
[ffmpeg.git] / libavfilter / vf_signature.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2017 Gerion Entrup
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  * @file
23  * MPEG-7 video signature calculation and lookup filter
24  * @see http://epubs.surrey.ac.uk/531590/1/MPEG-7%20Video%20Signature%20Author%27s%20Copy.pdf
25  */
26
27 #include <float.h>
28 #include "libavcodec/put_bits.h"
29 #include "libavformat/avformat.h"
30 #include "libavutil/opt.h"
31 #include "libavutil/avstring.h"
32 #include "libavutil/intreadwrite.h"
33 #include "libavutil/timestamp.h"
34 #include "avfilter.h"
35 #include "internal.h"
36 #include "signature.h"
37 #include "signature_lookup.c"
38
39 #define OFFSET(x) offsetof(SignatureContext, x)
40 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM | AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
41 #define BLOCK_LCM (int64_t) 476985600
42
43 static const AVOption signature_options[] = {
44     { "detectmode", "set the detectmode",
45         OFFSET(mode),         AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = MODE_OFF}, 0, NB_LOOKUP_MODE-1, FLAGS, "mode" },
46         { "off",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_OFF},  0, 0, .flags = FLAGS, "mode" },
47         { "full", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_FULL}, 0, 0, .flags = FLAGS, "mode" },
48         { "fast", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = MODE_FAST}, 0, 0, .flags = FLAGS, "mode" },
49     { "nb_inputs",  "number of inputs",
50         OFFSET(nb_inputs),    AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 1},        1, INT_MAX,          FLAGS },
51     { "filename",   "filename for output files",
52         OFFSET(filename),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = ""},       0, NB_FORMATS-1,     FLAGS },
53     { "format",     "set output format",
54         OFFSET(format),       AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = FORMAT_BINARY}, 0, 1,           FLAGS , "format" },
55         { "binary", 0, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FORMAT_BINARY}, 0, 0, FLAGS, "format" },
56         { "xml",    0, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64=FORMAT_XML},    0, 0, FLAGS, "format" },
57     { "th_d",       "threshold to detect one word as similar",
58         OFFSET(thworddist),   AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 9000},     1, INT_MAX,          FLAGS },
59     { "th_dc",      "threshold to detect all words as similar",
60         OFFSET(thcomposdist), AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 60000},    1, INT_MAX,          FLAGS },
61     { "th_xh",      "threshold to detect frames as similar",
62         OFFSET(thl1),         AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 116},      1, INT_MAX,          FLAGS },
63     { "th_di",      "minimum length of matching sequence in frames",
64         OFFSET(thdi),         AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0},        0, INT_MAX,          FLAGS },
65     { "th_it",      "threshold for relation of good to all frames",
66         OFFSET(thit),         AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl = 0.5},    0.0, 1.0,              FLAGS },
67     { NULL }
68 };
69
70 AVFILTER_DEFINE_CLASS(signature);
71
72 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
73 {
74     /* all formats with a separate gray value */
75     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
76         AV_PIX_FMT_GRAY8,
77         AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_PIX_FMT_YUV411P,
78         AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_YUV422P,
79         AV_PIX_FMT_YUV440P, AV_PIX_FMT_YUV444P,
80         AV_PIX_FMT_YUVJ411P, AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
81         AV_PIX_FMT_YUVJ422P, AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
82         AV_PIX_FMT_YUVJ440P,
83         AV_PIX_FMT_NV12, AV_PIX_FMT_NV21,
84         AV_PIX_FMT_NONE
85     };
86
87     return ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
88 }
89
90 static int config_input(AVFilterLink *inlink)
91 {
92     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
93     SignatureContext *sic = ctx->priv;
94     StreamContext *sc = &(sic->streamcontexts[FF_INLINK_IDX(inlink)]);
95
96     sc->time_base = inlink->time_base;
97     /* test for overflow */
98     sc->divide = (((uint64_t) inlink->w/32) * (inlink->w/32 + 1) * (inlink->h/32 * inlink->h/32 + 1) > INT64_MAX / (BLOCK_LCM * 255));
99     if (sc->divide) {
100         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Input dimension too high for precise calculation, numbers will be rounded.\n");
101     }
102     sc->w = inlink->w;
103     sc->h = inlink->h;
104     return 0;
105 }
106
107 static int get_block_size(const Block *b)
108 {
109     return (b->to.y - b->up.y + 1) * (b->to.x - b->up.x + 1);
110 }
111
112 static uint64_t get_block_sum(StreamContext *sc, uint64_t intpic[32][32], const Block *b)
113 {
114     uint64_t sum = 0;
115
116     int x0, y0, x1, y1;
117
118     x0 = b->up.x;
119     y0 = b->up.y;
120     x1 = b->to.x;
121     y1 = b->to.y;
122
123     if (x0-1 >= 0 && y0-1 >= 0) {
124         sum = intpic[y1][x1] + intpic[y0-1][x0-1] - intpic[y1][x0-1] - intpic[y0-1][x1];
125     } else if (x0-1 >= 0) {
126         sum = intpic[y1][x1] - intpic[y1][x0-1];
127     } else if (y0-1 >= 0) {
128         sum = intpic[y1][x1] - intpic[y0-1][x1];
129     } else {
130         sum = intpic[y1][x1];
131     }
132     return sum;
133 }
134
135 static int cmp(const uint64_t *a, const uint64_t *b)
136 {
137     return *a < *b ? -1 : ( *a > *b ? 1 : 0 );
138 }
139
140 /**
141  * sets the bit at position pos to 1 in data
142  */
143 static void set_bit(uint8_t* data, size_t pos)
144 {
145     uint8_t mask = 1 << 7-(pos%8);
146     data[pos/8] |= mask;
147 }
148
149 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *picref)
150 {
151     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
152     SignatureContext *sic = ctx->priv;
153     StreamContext *sc = &(sic->streamcontexts[FF_INLINK_IDX(inlink)]);
154     FineSignature* fs;
155
156     static const uint8_t pot3[5] = { 3*3*3*3, 3*3*3, 3*3, 3, 1 };
157     /* indexes of words : 210,217,219,274,334  44,175,233,270,273  57,70,103,237,269  100,285,295,337,354  101,102,111,275,296
158     s2usw = sorted to unsorted wordvec: 44 is at index 5, 57 at index 10...
159     */
160     static const unsigned int wordvec[25] = {44,57,70,100,101,102,103,111,175,210,217,219,233,237,269,270,273,274,275,285,295,296,334,337,354};
161     static const uint8_t      s2usw[25]   = { 5,10,11, 15, 20, 21, 12, 22,  6,  0,  1,  2,  7, 13, 14,  8,  9,  3, 23, 16, 17, 24,  4, 18, 19};
162
163     uint8_t wordt2b[5] = { 0, 0, 0, 0, 0 }; /* word ternary to binary */
164     uint64_t intpic[32][32];
165     uint64_t rowcount;
166     uint8_t *p = picref->data[0];
167     int inti, intj;
168     int *intjlut;
169
170     uint64_t conflist[DIFFELEM_SIZE];
171     int f = 0, g = 0, w = 0;
172     int32_t dh1 = 1, dh2 = 1, dw1 = 1, dw2 = 1, a, b;
173     int64_t denom;
174     int i, j, k, ternary;
175     uint64_t blocksum;
176     int blocksize;
177     int64_t th; /* threshold */
178     int64_t sum;
179
180     int64_t precfactor = (sc->divide) ? 65536 : BLOCK_LCM;
181
182     /* initialize fs */
183     if (sc->curfinesig) {
184         fs = av_mallocz(sizeof(FineSignature));
185         if (!fs)
186             return AVERROR(ENOMEM);
187         sc->curfinesig->next = fs;
188         fs->prev = sc->curfinesig;
189         sc->curfinesig = fs;
190     } else {
191         fs = sc->curfinesig = sc->finesiglist;
192         sc->curcoarsesig1->first = fs;
193     }
194
195     fs->pts = picref->pts;
196     fs->index = sc->lastindex++;
197
198     memset(intpic, 0, sizeof(uint64_t)*32*32);
199     intjlut = av_malloc_array(inlink->w, sizeof(int));
200     if (!intjlut)
201         return AVERROR(ENOMEM);
202     for (i = 0; i < inlink->w; i++) {
203         intjlut[i] = (i*32)/inlink->w;
204     }
205
206     for (i = 0; i < inlink->h; i++) {
207         inti = (i*32)/inlink->h;
208         for (j = 0; j < inlink->w; j++) {
209             intj = intjlut[j];
210             intpic[inti][intj] += p[j];
211         }
212         p += picref->linesize[0];
213     }
214     av_freep(&intjlut);
215
216     /* The following calculates a summed area table (intpic) and brings the numbers
217      * in intpic to the same denominator.
218      * So you only have to handle the numinator in the following sections.
219      */
220     dh1 = inlink->h / 32;
221     if (inlink->h % 32)
222         dh2 = dh1 + 1;
223     dw1 = inlink->w / 32;
224     if (inlink->w % 32)
225         dw2 = dw1 + 1;
226     denom = (sc->divide) ? dh1 * dh2 * dw1 * dw2 : 1;
227
228     for (i = 0; i < 32; i++) {
229         rowcount = 0;
230         a = 1;
231         if (dh2 > 1) {
232             a = ((inlink->h*(i+1))%32 == 0) ? (inlink->h*(i+1))/32 - 1 : (inlink->h*(i+1))/32;
233             a -= ((inlink->h*i)%32 == 0) ? (inlink->h*i)/32 - 1 : (inlink->h*i)/32;
234             a = (a == dh1)? dh2 : dh1;
235         }
236         for (j = 0; j < 32; j++) {
237             b = 1;
238             if (dw2 > 1) {
239                 b = ((inlink->w*(j+1))%32 == 0) ? (inlink->w*(j+1))/32 - 1 : (inlink->w*(j+1))/32;
240                 b -= ((inlink->w*j)%32 == 0) ? (inlink->w*j)/32 - 1 : (inlink->w*j)/32;
241                 b = (b == dw1)? dw2 : dw1;
242             }
243             rowcount += intpic[i][j] * a * b * precfactor / denom;
244             if (i > 0) {
245                 intpic[i][j] = intpic[i-1][j] + rowcount;
246             } else {
247                 intpic[i][j] = rowcount;
248             }
249         }
250     }
251
252     denom = (sc->divide) ? 1 : dh1 * dh2 * dw1 * dw2;
253
254     for (i = 0; i < ELEMENT_COUNT; i++) {
255         const ElemCat* elemcat = elements[i];
256         int64_t* elemsignature;
257         uint64_t* sortsignature;
258
259         elemsignature = av_malloc_array(elemcat->elem_count, sizeof(int64_t));
260         if (!elemsignature)
261             return AVERROR(ENOMEM);
262         sortsignature = av_malloc_array(elemcat->elem_count, sizeof(int64_t));
263         if (!sortsignature)
264             return AVERROR(ENOMEM);
265
266         for (j = 0; j < elemcat->elem_count; j++) {
267             blocksum = 0;
268             blocksize = 0;
269             for (k = 0; k < elemcat->left_count; k++) {
270                 blocksum += get_block_sum(sc, intpic, &elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
271                 blocksize += get_block_size(&elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
272             }
273             sum = blocksum / blocksize;
274             if (elemcat->av_elem) {
275                 sum -= 128 * precfactor * denom;
276             } else {
277                 blocksum = 0;
278                 blocksize = 0;
279                 for (; k < elemcat->block_count; k++) {
280                     blocksum += get_block_sum(sc, intpic, &elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
281                     blocksize += get_block_size(&elemcat->blocks[j*elemcat->block_count+k]);
282                 }
283                 sum -= blocksum / blocksize;
284                 conflist[g++] = FFABS(sum * 8 / (precfactor * denom));
285             }
286
287             elemsignature[j] = sum;
288             sortsignature[j] = FFABS(sum);
289         }
290
291         /* get threshold */
292         qsort(sortsignature, elemcat->elem_count, sizeof(uint64_t), (void*) cmp);
293         th = sortsignature[(int) (elemcat->elem_count*0.333)];
294
295         /* ternarize */
296         for (j = 0; j < elemcat->elem_count; j++) {
297             if (elemsignature[j] < -th) {
298                 ternary = 0;
299             } else if (elemsignature[j] <= th) {
300                 ternary = 1;
301             } else {
302                 ternary = 2;
303             }
304             fs->framesig[f/5] += ternary * pot3[f%5];
305
306             if (f == wordvec[w]) {
307                 fs->words[s2usw[w]/5] += ternary * pot3[wordt2b[s2usw[w]/5]++];
308                 if (w < 24)
309                     w++;
310             }
311             f++;
312         }
313         av_freep(&elemsignature);
314         av_freep(&sortsignature);
315     }
316
317     /* confidence */
318     qsort(conflist, DIFFELEM_SIZE, sizeof(uint64_t), (void*) cmp);
319     fs->confidence = FFMIN(conflist[DIFFELEM_SIZE/2], 255);
320
321     /* coarsesignature */
322     if (sc->coarsecount == 0) {
323         if (sc->curcoarsesig2) {
324             sc->curcoarsesig1 = av_mallocz(sizeof(CoarseSignature));
325             if (!sc->curcoarsesig1)
326                 return AVERROR(ENOMEM);
327             sc->curcoarsesig1->first = fs;
328             sc->curcoarsesig2->next = sc->curcoarsesig1;
329             sc->coarseend = sc->curcoarsesig1;
330         }
331     }
332     if (sc->coarsecount == 45) {
333         sc->midcoarse = 1;
334         sc->curcoarsesig2 = av_mallocz(sizeof(CoarseSignature));
335         if (!sc->curcoarsesig2)
336             return AVERROR(ENOMEM);
337         sc->curcoarsesig2->first = fs;
338         sc->curcoarsesig1->next = sc->curcoarsesig2;
339         sc->coarseend = sc->curcoarsesig2;
340     }
341     for (i = 0; i < 5; i++) {
342         set_bit(sc->curcoarsesig1->data[i], fs->words[i]);
343     }
344     /* assuming the actual frame is the last */
345     sc->curcoarsesig1->last = fs;
346     if (sc->midcoarse) {
347         for (i = 0; i < 5; i++) {
348             set_bit(sc->curcoarsesig2->data[i], fs->words[i]);
349         }
350         sc->curcoarsesig2->last = fs;
351     }
352
353     sc->coarsecount = (sc->coarsecount+1)%90;
354
355     /* debug printing finesignature */
356     if (av_log_get_level() == AV_LOG_DEBUG) {
357         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "input %d, confidence: %d\n", FF_INLINK_IDX(inlink), fs->confidence);
358
359         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "words:");
360         for (i = 0; i < 5; i++) {
361             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, " %d:", fs->words[i] );
362             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, " %d", fs->words[i] / pot3[0] );
363             for (j = 1; j < 5; j++)
364                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, ",%d", fs->words[i] % pot3[j-1] / pot3[j] );
365             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, ";");
366         }
367         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "\n");
368
369         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "framesignature:");
370         for (i = 0; i < SIGELEM_SIZE/5; i++) {
371             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, " %d", fs->framesig[i] / pot3[0] );
372             for (j = 1; j < 5; j++)
373                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, ",%d", fs->framesig[i] % pot3[j-1] / pot3[j] );
374         }
375         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "\n");
376     }
377
378     if (FF_INLINK_IDX(inlink) == 0)
379         return ff_filter_frame(inlink->dst->outputs[0], picref);
380     return 1;
381 }
382
383 static int xml_export(AVFilterContext *ctx, StreamContext *sc, const char* filename)
384 {
385     FineSignature* fs;
386     CoarseSignature* cs;
387     int i, j;
388     FILE* f;
389     unsigned int pot3[5] = { 3*3*3*3, 3*3*3, 3*3, 3, 1 };
390
391     f = fopen(filename, "w");
392     if (!f) {
393         int err = AVERROR(EINVAL);
394         char buf[128];
395         av_strerror(err, buf, sizeof(buf));
396         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "cannot open xml file %s: %s\n", filename, buf);
397         return err;
398     }
399
400     /* header */
401     fprintf(f, "<?xml version='1.0' encoding='ASCII' ?>\n");
402     fprintf(f, "<Mpeg7 xmlns=\"urn:mpeg:mpeg7:schema:2001\" xmlns:xsi=\"http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance\" xsi:schemaLocation=\"urn:mpeg:mpeg7:schema:2001 schema/Mpeg7-2001.xsd\">\n");
403     fprintf(f, "  <DescriptionUnit xsi:type=\"DescriptorCollectionType\">\n");
404     fprintf(f, "    <Descriptor xsi:type=\"VideoSignatureType\">\n");
405     fprintf(f, "      <VideoSignatureRegion>\n");
406     fprintf(f, "        <VideoSignatureSpatialRegion>\n");
407     fprintf(f, "          <Pixel>0 0 </Pixel>\n");
408     fprintf(f, "          <Pixel>%d %d </Pixel>\n", sc->w - 1, sc->h - 1);
409     fprintf(f, "        </VideoSignatureSpatialRegion>\n");
410     fprintf(f, "        <StartFrameOfSpatialRegion>0</StartFrameOfSpatialRegion>\n");
411     /* hoping num is 1, other values are vague */
412     fprintf(f, "        <MediaTimeUnit>%d</MediaTimeUnit>\n", sc->time_base.den / sc->time_base.num);
413     fprintf(f, "        <MediaTimeOfSpatialRegion>\n");
414     fprintf(f, "          <StartMediaTimeOfSpatialRegion>0</StartMediaTimeOfSpatialRegion>\n");
415     fprintf(f, "          <EndMediaTimeOfSpatialRegion>%" PRIu64 "</EndMediaTimeOfSpatialRegion>\n", sc->coarseend->last->pts);
416     fprintf(f, "        </MediaTimeOfSpatialRegion>\n");
417
418     /* coarsesignatures */
419     for (cs = sc->coarsesiglist; cs; cs = cs->next) {
420         fprintf(f, "        <VSVideoSegment>\n");
421         fprintf(f, "          <StartFrameOfSegment>%" PRIu32 "</StartFrameOfSegment>\n", cs->first->index);
422         fprintf(f, "          <EndFrameOfSegment>%" PRIu32 "</EndFrameOfSegment>\n", cs->last->index);
423         fprintf(f, "          <MediaTimeOfSegment>\n");
424         fprintf(f, "            <StartMediaTimeOfSegment>%" PRIu64 "</StartMediaTimeOfSegment>\n", cs->first->pts);
425         fprintf(f, "            <EndMediaTimeOfSegment>%" PRIu64 "</EndMediaTimeOfSegment>\n", cs->last->pts);
426         fprintf(f, "          </MediaTimeOfSegment>\n");
427         for (i = 0; i < 5; i++) {
428             fprintf(f, "          <BagOfWords>");
429             for (j = 0; j < 31; j++) {
430                 uint8_t n = cs->data[i][j];
431                 if (j < 30) {
432                     fprintf(f, "%d  %d  %d  %d  %d  %d  %d  %d  ", (n & 0x80) >> 7,
433                                                                    (n & 0x40) >> 6,
434                                                                    (n & 0x20) >> 5,
435                                                                    (n & 0x10) >> 4,
436                                                                    (n & 0x08) >> 3,
437                                                                    (n & 0x04) >> 2,
438                                                                    (n & 0x02) >> 1,
439                                                                    (n & 0x01));
440                 } else {
441                     /* print only 3 bit in last byte */
442                     fprintf(f, "%d  %d  %d ", (n & 0x80) >> 7,
443                                               (n & 0x40) >> 6,
444                                               (n & 0x20) >> 5);
445                 }
446             }
447             fprintf(f, "</BagOfWords>\n");
448         }
449         fprintf(f, "        </VSVideoSegment>\n");
450     }
451
452     /* finesignatures */
453     for (fs = sc->finesiglist; fs; fs = fs->next) {
454         fprintf(f, "        <VideoFrame>\n");
455         fprintf(f, "          <MediaTimeOfFrame>%" PRIu64 "</MediaTimeOfFrame>\n", fs->pts);
456         /* confidence */
457         fprintf(f, "          <FrameConfidence>%d</FrameConfidence>\n", fs->confidence);
458         /* words */
459         fprintf(f, "          <Word>");
460         for (i = 0; i < 5; i++) {
461             fprintf(f, "%d ", fs->words[i]);
462             if (i < 4) {
463                 fprintf(f, " ");
464             }
465         }
466         fprintf(f, "</Word>\n");
467         /* framesignature */
468         fprintf(f, "          <FrameSignature>");
469         for (i = 0; i< SIGELEM_SIZE/5; i++) {
470             if (i > 0) {
471                 fprintf(f, " ");
472             }
473             fprintf(f, "%d ", fs->framesig[i] / pot3[0]);
474             for (j = 1; j < 5; j++)
475                 fprintf(f, " %d ", fs->framesig[i] % pot3[j-1] / pot3[j] );
476         }
477         fprintf(f, "</FrameSignature>\n");
478         fprintf(f, "        </VideoFrame>\n");
479     }
480     fprintf(f, "      </VideoSignatureRegion>\n");
481     fprintf(f, "    </Descriptor>\n");
482     fprintf(f, "  </DescriptionUnit>\n");
483     fprintf(f, "</Mpeg7>\n");
484
485     fclose(f);
486     return 0;
487 }
488
489 static int binary_export(AVFilterContext *ctx, StreamContext *sc, const char* filename)
490 {
491     FILE* f;
492     FineSignature* fs;
493     CoarseSignature* cs;
494     uint32_t numofsegments = (sc->lastindex + 44)/45;
495     int i, j;
496     PutBitContext buf;
497     /* buffer + header + coarsesignatures + finesignature */
498     int len = (512 + 6 * 32 + 3*16 + 2 +
499         numofsegments * (4*32 + 1 + 5*243) +
500         sc->lastindex * (2 + 32 + 6*8 + 608)) / 8;
501     uint8_t* buffer = av_malloc_array(len, sizeof(uint8_t));
502     if (!buffer)
503         return AVERROR(ENOMEM);
504
505     f = fopen(filename, "wb");
506     if (!f) {
507         int err = AVERROR(EINVAL);
508         char buf[128];
509         av_strerror(err, buf, sizeof(buf));
510         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "cannot open file %s: %s\n", filename, buf);
511         return err;
512     }
513     init_put_bits(&buf, buffer, len);
514
515     put_bits32(&buf, 1); /* NumOfSpatial Regions, only 1 supported */
516     put_bits(&buf, 1, 1); /* SpatialLocationFlag, always the whole image */
517     put_bits32(&buf, 0); /* PixelX,1 PixelY,1, 0,0 */
518     put_bits(&buf, 16, sc->w-1 & 0xFFFF); /* PixelX,2 */
519     put_bits(&buf, 16, sc->h-1 & 0xFFFF); /* PixelY,2 */
520     put_bits32(&buf, 0); /* StartFrameOfSpatialRegion */
521     put_bits32(&buf, sc->lastindex); /* NumOfFrames */
522     /* hoping num is 1, other values are vague */
523     /* den/num might be greater than 16 bit, so cutting it */
524     put_bits(&buf, 16, 0xFFFF & (sc->time_base.den / sc->time_base.num)); /* MediaTimeUnit */
525     put_bits(&buf, 1, 1); /* MediaTimeFlagOfSpatialRegion */
526     put_bits32(&buf, 0); /* StartMediaTimeOfSpatialRegion */
527     put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & sc->coarseend->last->pts); /* EndMediaTimeOfSpatialRegion */
528     put_bits32(&buf, numofsegments); /* NumOfSegments */
529     /* coarsesignatures */
530     for (cs = sc->coarsesiglist; cs; cs = cs->next) {
531         put_bits32(&buf, cs->first->index); /* StartFrameOfSegment */
532         put_bits32(&buf, cs->last->index); /* EndFrameOfSegment */
533         put_bits(&buf, 1, 1); /* MediaTimeFlagOfSegment */
534         put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & cs->first->pts); /* StartMediaTimeOfSegment */
535         put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & cs->last->pts); /* EndMediaTimeOfSegment */
536         for (i = 0; i < 5; i++) {
537             /* put 243 bits ( = 7 * 32 + 19 = 8 * 28 + 19) into buffer */
538             for (j = 0; j < 30; j++) {
539                 put_bits(&buf, 8, cs->data[i][j]);
540             }
541             put_bits(&buf, 3, cs->data[i][30] >> 5);
542         }
543     }
544     /* finesignatures */
545     put_bits(&buf, 1, 0); /* CompressionFlag, only 0 supported */
546     for (fs = sc->finesiglist; fs; fs = fs->next) {
547         put_bits(&buf, 1, 1); /* MediaTimeFlagOfFrame */
548         put_bits32(&buf, 0xFFFFFFFF & fs->pts); /* MediaTimeOfFrame */
549         put_bits(&buf, 8, fs->confidence); /* FrameConfidence */
550         for (i = 0; i < 5; i++) {
551             put_bits(&buf, 8, fs->words[i]); /* Words */
552         }
553         /* framesignature */
554         for (i = 0; i < SIGELEM_SIZE/5; i++) {
555             put_bits(&buf, 8, fs->framesig[i]);
556         }
557     }
558
559     avpriv_align_put_bits(&buf);
560     flush_put_bits(&buf);
561     fwrite(buffer, 1, put_bits_count(&buf)/8, f);
562     fclose(f);
563     av_freep(&buffer);
564     return 0;
565 }
566
567 static int export(AVFilterContext *ctx, StreamContext *sc, int input)
568 {
569     SignatureContext* sic = ctx->priv;
570     char filename[1024];
571
572     if (sic->nb_inputs > 1) {
573         /* error already handled */
574         av_assert0(av_get_frame_filename(filename, sizeof(filename), sic->filename, input) == 0);
575     } else {
576         strcpy(filename, sic->filename);
577     }
578     if (sic->format == FORMAT_XML) {
579         return xml_export(ctx, sc, filename);
580     } else {
581         return binary_export(ctx, sc, filename);
582     }
583 }
584
585 static int request_frame(AVFilterLink *outlink)
586 {
587     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
588     SignatureContext *sic = ctx->priv;
589     StreamContext *sc, *sc2;
590     MatchingInfo match;
591     int i, j, ret;
592     int lookup = 1; /* indicates wheather EOF of all files is reached */
593
594     /* process all inputs */
595     for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++){
596         sc = &(sic->streamcontexts[i]);
597
598         ret = ff_request_frame(ctx->inputs[i]);
599
600         /* return if unexpected error occurs in input stream */
601         if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF)
602             return ret;
603
604         /* export signature at EOF */
605         if (ret == AVERROR_EOF && !sc->exported) {
606             /* export if wanted */
607             if (strlen(sic->filename) > 0) {
608                 if (export(ctx, sc, i) < 0)
609                     return ret;
610             }
611             sc->exported = 1;
612         }
613         lookup &= sc->exported;
614     }
615
616     /* signature lookup */
617     if (lookup && sic->mode != MODE_OFF) {
618         /* iterate over every pair */
619         for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++) {
620             sc = &(sic->streamcontexts[i]);
621             for (j = i+1; j < sic->nb_inputs; j++) {
622                 sc2 = &(sic->streamcontexts[j]);
623                 match = lookup_signatures(ctx, sic, sc, sc2, sic->mode);
624                 if (match.score != 0) {
625                     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "matching of video %d at %f and %d at %f, %d frames matching\n",
626                             i, ((double) match.first->pts * sc->time_base.num) / sc->time_base.den,
627                             j, ((double) match.second->pts * sc2->time_base.num) / sc2->time_base.den,
628                             match.matchframes);
629                     if (match.whole)
630                         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "whole video matching\n");
631                 } else {
632                     av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "no matching of video %d and %d\n", i, j);
633                 }
634             }
635         }
636     }
637
638     return ret;
639 }
640
641 static av_cold int init(AVFilterContext *ctx)
642 {
643
644     SignatureContext *sic = ctx->priv;
645     StreamContext *sc;
646     int i, ret;
647     char tmp[1024];
648
649     sic->streamcontexts = av_mallocz(sic->nb_inputs * sizeof(StreamContext));
650     if (!sic->streamcontexts)
651         return AVERROR(ENOMEM);
652
653     for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++) {
654         AVFilterPad pad = {
655             .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
656             .name = av_asprintf("in%d", i),
657             .config_props = config_input,
658             .filter_frame = filter_frame,
659         };
660
661         if (!pad.name)
662             return AVERROR(ENOMEM);
663
664         sc = &(sic->streamcontexts[i]);
665
666         sc->lastindex = 0;
667         sc->finesiglist = av_mallocz(sizeof(FineSignature));
668         if (!sc->finesiglist)
669             return AVERROR(ENOMEM);
670         sc->curfinesig = NULL;
671
672         sc->coarsesiglist = av_mallocz(sizeof(CoarseSignature));
673         if (!sc->coarsesiglist)
674             return AVERROR(ENOMEM);
675         sc->curcoarsesig1 = sc->coarsesiglist;
676         sc->coarseend = sc->coarsesiglist;
677         sc->coarsecount = 0;
678         sc->midcoarse = 0;
679
680         if ((ret = ff_insert_inpad(ctx, i, &pad)) < 0) {
681             av_freep(&pad.name);
682             return ret;
683         }
684     }
685
686     /* check filename */
687     if (sic->nb_inputs > 1 && strlen(sic->filename) > 0 && av_get_frame_filename(tmp, sizeof(tmp), sic->filename, 0) == -1) {
688         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "The filename must contain %%d or %%0nd, if you have more than one input.\n");
689         return AVERROR(EINVAL);
690     }
691
692     return 0;
693 }
694
695
696
697 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
698 {
699     SignatureContext *sic = ctx->priv;
700     StreamContext *sc;
701     void* tmp;
702     FineSignature* finsig;
703     CoarseSignature* cousig;
704     int i;
705
706
707     /* free the lists */
708     if (sic->streamcontexts != NULL) {
709         for (i = 0; i < sic->nb_inputs; i++) {
710             sc = &(sic->streamcontexts[i]);
711             finsig = sc->finesiglist;
712             cousig = sc->coarsesiglist;
713
714             while (finsig) {
715                 tmp = finsig;
716                 finsig = finsig->next;
717                 av_freep(&tmp);
718             }
719             sc->finesiglist = NULL;
720
721             while (cousig) {
722                 tmp = cousig;
723                 cousig = cousig->next;
724                 av_freep(&tmp);
725             }
726             sc->coarsesiglist = NULL;
727         }
728         av_freep(&sic->streamcontexts);
729     }
730 }
731
732 static int config_output(AVFilterLink *outlink)
733 {
734     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
735     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
736
737     outlink->time_base = inlink->time_base;
738     outlink->frame_rate = inlink->frame_rate;
739     outlink->sample_aspect_ratio = inlink->sample_aspect_ratio;
740     outlink->w = inlink->w;
741     outlink->h = inlink->h;
742
743     return 0;
744 }
745
746 static const AVFilterPad signature_outputs[] = {
747     {
748         .name          = "default",
749         .type          = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
750         .request_frame = request_frame,
751         .config_props  = config_output,
752     },
753     { NULL }
754 };
755
756 AVFilter ff_vf_signature = {
757     .name          = "signature",
758     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Calculate the MPEG-7 video signature"),
759     .priv_size     = sizeof(SignatureContext),
760     .priv_class    = &signature_class,
761     .init          = init,
762     .uninit        = uninit,
763     .query_formats = query_formats,
764     .outputs       = signature_outputs,
765     .inputs        = NULL,
766     .flags         = AVFILTER_FLAG_DYNAMIC_INPUTS,
767 };