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eb1629a700
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4a1c554a09
@ -0,0 +1,108 @@
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package com.example.ueberwachungssystem.Detection;
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import static java.lang.Math.sqrt;
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import android.content.Context;
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import android.hardware.Sensor;
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import android.hardware.SensorEvent;
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import android.hardware.SensorEventListener;
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import android.hardware.SensorManager;
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/**
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* Accelerometer inherits some methods from abstract Detector class (more info there)
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*
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* USE FROM MAIN ACTIVITY:
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* Accelerometer beschleunigungssensor = new Accelerometer(this);
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* onCreate:
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* //Accelerometer Setup
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* beschleunigungssensor = new Accelerometer(this, logger, textViewLog); //logger and textview only for debugging necessary
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* beschleunigungssensor.getSensor();
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*
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* //Starting Detection:
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* beschleunigungssensor.startDetection();
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* //Stopping Detection: also recommended at onPause to avoid unnecessary battery consumption
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* beschleunigungssensor.stopDetection();
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*
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* */
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public class Accelerometer extends Detector implements SensorEventListener {
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public SensorManager sensorManager;
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private static final int sensorType = Sensor.TYPE_LINEAR_ACCELERATION;
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private Sensor accelerometer;
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private Context context;
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boolean alarm = false;
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//Preallocate memory for the data of each axis of the acceleration sensor
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float x;
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float y;
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float z;
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float betrag; //Betrag aller drei Achsen sqrt(x*x + y*y + z*z)
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private DetectionReport detectionReport;
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// In constructor pass Activity, Context and TextView from MainActivity in Accelerometer class
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public Accelerometer(Context context){
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super(); //von Detektor
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this.context = context;
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}
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public void getSensor(){
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sensorManager = (SensorManager)context.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
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if(sensorManager.getSensorList(sensorType).size()==0) {
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accelerometer = null;
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}
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else {
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accelerometer = sensorManager.getSensorList(sensorType).get(0);
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}
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}
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@Override
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public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
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try {
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checkAlarm(event);
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} catch (InterruptedException e) {
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throw new RuntimeException(e);
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}
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}
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public void checkAlarm (SensorEvent event) throws InterruptedException {
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x = event.values[0];
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y = event.values[1];
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z = event.values[2];
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betrag = (float) sqrt(x*x + y*y + z*z);
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float threshold = 1.5F;
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if (!alarm) {
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if (betrag > threshold) {
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alarm = true;
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reportViolation("Bewegung", betrag);
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}
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} else {
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if (betrag < threshold) {
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alarm = false;
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} else {
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}
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}
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}
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@Override
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public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
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}
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@Override
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public void startDetection() {
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// entspricht void start()
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//getSensor();
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if (accelerometer != null) {
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sensorManager.registerListener(this, accelerometer, SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME);
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}
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}
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@Override
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public void stopDetection() {
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// entspricht void stop()
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sensorManager.unregisterListener(this, accelerometer);
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}
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}
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@ -0,0 +1,74 @@
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package com.example.ueberwachungssystem.Detection;
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import android.content.Context;
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import android.media.MediaPlayer;
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import android.media.MediaRecorder;
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import android.widget.Toast;
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import java.io.File;
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import java.io.IOException;
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import java.time.LocalDateTime;
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import java.time.format.DateTimeFormatter;
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public class AudioRecorder {
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private final Context context;
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private MediaRecorder mediaRecorder = null;
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private boolean isRecording = false;
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private File outputDir; // Default: in app files directory
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public AudioRecorder (Context context) {
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this.context = context;
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this.outputDir = context.getFilesDir();
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}
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public void startRecording() {
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// Handle logic
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if (outputDir == null)
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return;
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if (isRecording)
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return;
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isRecording = true;
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// Setup Audio Recorder for output Format: 3GP
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mediaRecorder = new MediaRecorder();
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mediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);
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mediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.THREE_GPP);
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mediaRecorder.setOutputFile(outputDir + "/" + generateFileName() + ".3gp");
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mediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);
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try {
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|
mediaRecorder.prepare();
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} catch (IOException e) {
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e.printStackTrace();
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}
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mediaRecorder.start();
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}
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public void stopRecording() {
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if (mediaRecorder != null) {
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mediaRecorder.stop();
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mediaRecorder.reset();
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mediaRecorder.release();
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mediaRecorder = null;
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isRecording = false;
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|
Toast.makeText(context, "audio recording saved", Toast.LENGTH_SHORT).show();
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}
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}
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public boolean isRecording(){
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return isRecording;
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}
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public void setOutputDir(File outputDir) {
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this.outputDir = outputDir;
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}
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private String generateFileName(){
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// Get the current timestamp
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LocalDateTime currentTime = LocalDateTime.now();
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// Define the format for the timestamp
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DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMdd_HHmmss");
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// Return the timestamp as a string
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return currentTime.format(formatter);
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}
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}
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@ -0,0 +1,76 @@
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package com.example.ueberwachungssystem.Detection;
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import android.os.CountDownTimer;
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import androidx.annotation.NonNull;
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import androidx.camera.core.ExperimentalGetImage;
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abstract public class Detector {
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private OnDetectionListener listener;
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private boolean isDetecting = false;
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private boolean extendViolation = false;
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// Countdown parameters
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private final int COUNTDOWN_TIME = 10000; // milliseconds
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private final int COUNTDOWN_POLLING_TIME = 100; // milliseconds
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/** Constructor - takes context of current activity */
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public Detector() {}
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/** On Detection Listener - runs when violation is reported */
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public interface OnDetectionListener {
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void onDetection(@NonNull DetectionReport detectionReport);
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}
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public void setOnDetectionListener(@NonNull OnDetectionListener listener) {
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this.listener = listener;
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}
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/** Triggers onDetectionListener - call this to trigger violation/alarm */
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public void reportViolation(String detectionType, float amplitude) {
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|
if (listener != null) {
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if (!isDetecting) {
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|
isDetecting = true;
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|
DetectionReport detectionReport = new DetectionReport(true, detectionType, amplitude);
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|
listener.onDetection(detectionReport);
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|
startDetectionTimer(detectionType, amplitude);
|
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|
} else {
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|
extendViolation = true;
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|
}
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|
} else {
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|
isDetecting = false;
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||||||
|
extendViolation = false;
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|
}
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|
}
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private void startDetectionTimer(String detectionType, float amplitude) {
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|
isDetecting = true;
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new CountDownTimer((long) COUNTDOWN_TIME, COUNTDOWN_POLLING_TIME) {
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@Override
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public void onTick(long millisUntilFinished) {
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|
if (extendViolation) {
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|
extendViolation = false;
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|
startDetectionTimer(detectionType, amplitude);
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|
this.cancel();
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|
}
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|
}
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|
@Override
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public void onFinish() {
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|
isDetecting = false;
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|
DetectionReport detectionReport = new DetectionReport(false, detectionType, amplitude);
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||||||
|
listener.onDetection(detectionReport);
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|
}
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|
}.start();
|
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|
}
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|
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|
public void extendViolation(){
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|
this.extendViolation = true;
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|
}
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/** Starts Detection (abstract method: needs to be overridden in child class) */
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public abstract void startDetection();
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/** Stops Detection (abstract method: needs to be overridden in child class) */
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|
public abstract void stopDetection();
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}
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@ -0,0 +1,109 @@
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package com.example.ueberwachungssystem.Detection;
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import android.graphics.Bitmap;
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import android.media.Image;
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import android.widget.ImageView;
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import androidx.annotation.NonNull;
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import androidx.camera.core.ExperimentalGetImage;
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|
import androidx.camera.core.ImageProxy;
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import org.opencv.android.Utils;
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import org.opencv.core.Core;
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|
import org.opencv.core.CvType;
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|
import org.opencv.core.Mat;
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|
import org.opencv.core.MatOfPoint;
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|
import org.opencv.core.Scalar;
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|
import org.opencv.core.Size;
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||||||
|
import org.opencv.imgproc.Imgproc;
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import java.nio.ByteBuffer;
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|
import java.util.ArrayList;
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|
import java.util.Collections;
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|
import java.util.List;
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@ExperimentalGetImage
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public class OpenCVHelper {
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/** OpenCV helper methods **/
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public static Mat addGaussianBlur(Mat inputMat, Size kernelSize){
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Mat outputMat = new Mat();
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Imgproc.GaussianBlur(inputMat, outputMat, kernelSize, 0);
|
||||||
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return outputMat;
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|
}
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public static Mat addBlur(Mat inputMat, Size kernelSize){
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|
Mat outputMat = new Mat();
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|
Imgproc.blur(inputMat, outputMat, kernelSize);
|
||||||
|
return outputMat;
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|
}
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public static Mat extractYChannel(@NonNull ImageProxy imgProxy) {
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Image img = imgProxy.getImage();
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assert img != null;
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ByteBuffer yBuffer = img.getPlanes()[0].getBuffer();
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byte[] yData = new byte[yBuffer.remaining()];
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yBuffer.get(yData);
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Mat yMat = new Mat(img.getHeight(), img.getWidth(), CvType.CV_8UC1);
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yMat.put(0, 0, yData);
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return yMat;
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}
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public static Mat thresholdPixels(Mat inputMat, Mat previousImage, int threshold){
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Mat diffImage = new Mat();
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Core.absdiff(inputMat, previousImage, diffImage);
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||||||
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Mat binaryMat = new Mat();
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||||||
|
Imgproc.threshold(diffImage, binaryMat, threshold, 255, Imgproc.THRESH_BINARY);
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return binaryMat;
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|
}
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public static Mat thresholdContourArea(Mat inputMat, float areaThreshold){
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List<MatOfPoint> contours = new ArrayList<>();
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Mat hierarchy = new Mat();
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Imgproc.findContours(inputMat, contours, hierarchy, Imgproc.RETR_EXTERNAL, Imgproc.CHAIN_APPROX_SIMPLE);
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Mat outputMat = new Mat(inputMat.size(), inputMat.type(), new Scalar(0));
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||||||
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// Iterate over the contours and draw only the larger contours on the outputMat
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|
for (MatOfPoint contour : contours) {
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double contourArea = Imgproc.contourArea(contour);
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if (contourArea > areaThreshold) {
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||||||
|
Imgproc.drawContours(outputMat, Collections.singletonList(contour), 0, new Scalar(255), -1);
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|
}
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||||||
|
}
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||||||
|
// Apply the outputMat as a mask to the dilatedImage
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Mat maskedImage = new Mat();
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|
inputMat.copyTo(maskedImage, outputMat);
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||||||
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return outputMat;
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}
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||||||
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||||||
|
public static Mat dilateBinaryMat(Mat inputMat, Size kernelSize){
|
||||||
|
Mat dilatedMat = new Mat();
|
||||||
|
Mat kernel = Imgproc.getStructuringElement(Imgproc.MORPH_ELLIPSE, kernelSize);
|
||||||
|
Imgproc.dilate(inputMat, dilatedMat, kernel);
|
||||||
|
return dilatedMat;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public static int countNonZeroPixels(Mat inputImage) {
|
||||||
|
if (inputImage != null)
|
||||||
|
return Core.countNonZero(inputImage);
|
||||||
|
else
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||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
public static void debugMat(Mat mat, ImageView imageView) {
|
||||||
|
if (imageView == null || mat == null)
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
|
||||||
|
Bitmap bitmap = Bitmap.createBitmap(mat.cols(), mat.rows(), Bitmap.Config.ARGB_8888);
|
||||||
|
Utils.matToBitmap(mat, bitmap);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Display the bitmap in an ImageView
|
||||||
|
imageView.setImageBitmap(bitmap);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
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@ -0,0 +1,148 @@
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|
package com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung;
|
||||||
|
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||||||
|
import java.util.Objects;
|
||||||
|
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|
public class Complex {
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|
private final double re; // the real part
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||||||
|
private final double im; // the imaginary part
|
||||||
|
|
||||||
|
// create a new object with the given real and imaginary parts
|
||||||
|
public Complex(double real, double imag) {
|
||||||
|
re = real;
|
||||||
|
im = imag;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a string representation of the invoking com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex object
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||||||
|
public String toString() {
|
||||||
|
if (im == 0) return re + "";
|
||||||
|
if (re == 0) return im + "i";
|
||||||
|
if (im < 0) return re + " - " + (-im) + "i";
|
||||||
|
return re + " + " + im + "i";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return abs/modulus/magnitude
|
||||||
|
public double abs() {
|
||||||
|
return Math.hypot(re, im);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return angle/phase/argument, normalized to be between -pi and pi
|
||||||
|
public double phase() {
|
||||||
|
return Math.atan2(im, re);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a new com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex object whose value is (this + b)
|
||||||
|
public Complex plus(Complex b) {
|
||||||
|
Complex a = this; // invoking object
|
||||||
|
double real = a.re + b.re;
|
||||||
|
double imag = a.im + b.im;
|
||||||
|
return new Complex(real, imag);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a new com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex object whose value is (this - b)
|
||||||
|
public Complex minus(Complex b) {
|
||||||
|
Complex a = this;
|
||||||
|
double real = a.re - b.re;
|
||||||
|
double imag = a.im - b.im;
|
||||||
|
return new Complex(real, imag);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a new com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex object whose value is (this * b)
|
||||||
|
public Complex times(Complex b) {
|
||||||
|
Complex a = this;
|
||||||
|
double real = a.re * b.re - a.im * b.im;
|
||||||
|
double imag = a.re * b.im + a.im * b.re;
|
||||||
|
return new Complex(real, imag);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a new object whose value is (this * alpha)
|
||||||
|
public Complex scale(double alpha) {
|
||||||
|
return new Complex(alpha * re, alpha * im);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a new com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex object whose value is the conjugate of this
|
||||||
|
public Complex conjugate() {
|
||||||
|
return new Complex(re, -im);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a new com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex object whose value is the reciprocal of this
|
||||||
|
public Complex reciprocal() {
|
||||||
|
double scale = re * re + im * im;
|
||||||
|
return new Complex(re / scale, -im / scale);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return the real or imaginary part
|
||||||
|
public double re() {
|
||||||
|
return re;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public double im() {
|
||||||
|
return im;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a / b
|
||||||
|
public Complex divides(Complex b) {
|
||||||
|
Complex a = this;
|
||||||
|
return a.times(b.reciprocal());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a new com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex object whose value is the complex exponential of this
|
||||||
|
public Complex exp() {
|
||||||
|
return new Complex(Math.exp(re) * Math.cos(im), Math.exp(re) * Math.sin(im));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a new com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex object whose value is the complex sine of this
|
||||||
|
public Complex sin() {
|
||||||
|
return new Complex(Math.sin(re) * Math.cosh(im), Math.cos(re) * Math.sinh(im));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a new com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex object whose value is the complex cosine of this
|
||||||
|
public Complex cos() {
|
||||||
|
return new Complex(Math.cos(re) * Math.cosh(im), -Math.sin(re) * Math.sinh(im));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// return a new com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex object whose value is the complex tangent of this
|
||||||
|
public Complex tan() {
|
||||||
|
return sin().divides(cos());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// a static version of plus
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||||||
|
public static Complex plus(Complex a, Complex b) {
|
||||||
|
double real = a.re + b.re;
|
||||||
|
double imag = a.im + b.im;
|
||||||
|
Complex sum = new Complex(real, imag);
|
||||||
|
return sum;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// See Section 3.3.
|
||||||
|
public boolean equals(Object x) {
|
||||||
|
if (x == null) return false;
|
||||||
|
if (this.getClass() != x.getClass()) return false;
|
||||||
|
Complex that = (Complex) x;
|
||||||
|
return (this.re == that.re) && (this.im == that.im);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// See Section 3.3.
|
||||||
|
public int hashCode() {
|
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|
return Objects.hash(re, im);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// sample client for testing
|
||||||
|
public static void main(String[] args) {
|
||||||
|
Complex a = new Complex(5.0, 6.0);
|
||||||
|
Complex b = new Complex(-3.0, 4.0);
|
||||||
|
|
||||||
|
System.out.println("a = " + a);
|
||||||
|
System.out.println("b = " + b);
|
||||||
|
System.out.println("Re(a) = " + a.re());
|
||||||
|
System.out.println("Im(a) = " + a.im());
|
||||||
|
System.out.println("b + a = " + b.plus(a));
|
||||||
|
System.out.println("a - b = " + a.minus(b));
|
||||||
|
System.out.println("a * b = " + a.times(b));
|
||||||
|
System.out.println("b * a = " + b.times(a));
|
||||||
|
System.out.println("a / b = " + a.divides(b));
|
||||||
|
System.out.println("(a / b) * b = " + a.divides(b).times(b));
|
||||||
|
System.out.println("conj(a) = " + a.conjugate());
|
||||||
|
System.out.println("|a| = " + a.abs());
|
||||||
|
System.out.println("tan(a) = " + a.tan());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
@ -0,0 +1,246 @@
|
|||||||
|
package com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung;
|
||||||
|
// Source: https://introcs.cs.princeton.edu/java/97data/FFT.java.html
|
||||||
|
|
||||||
|
/******************************************************************************
|
||||||
|
* Compilation: javac FFT.java
|
||||||
|
* Execution: java FFT n
|
||||||
|
* Dependencies: com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex.java
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* Compute the FFT and inverse FFT of a length n complex sequence
|
||||||
|
* using the radix 2 Cooley-Tukey algorithm.
|
||||||
|
* Bare bones implementation that runs in O(n log n) time and O(n)
|
||||||
|
* space. Our goal is to optimize the clarity of the code, rather
|
||||||
|
* than performance.
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* This implementation uses the primitive root of unity w = e^(-2 pi i / n).
|
||||||
|
* Some resources use w = e^(2 pi i / n).
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* Reference: https://www.cs.princeton.edu/~wayne/kleinberg-tardos/pdf/05DivideAndConquerII.pdf
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* Limitations
|
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|
* -----------
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|
* - assumes n is a power of 2
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* - not the most memory efficient algorithm (because it uses
|
||||||
|
* an object type for representing complex numbers and because
|
||||||
|
* it re-allocates memory for the subarray, instead of doing
|
||||||
|
* in-place or reusing a single temporary array)
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* For an in-place radix 2 Cooley-Tukey FFT, see
|
||||||
|
* https://introcs.cs.princeton.edu/java/97data/InplaceFFT.java.html
|
||||||
|
*
|
||||||
|
******************************************************************************/
|
||||||
|
|
||||||
|
public class FFT {
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute the FFT of x[], assuming its length n is a power of 2
|
||||||
|
public static Complex[] fft(Complex[] x) {
|
||||||
|
int n = x.length;
|
||||||
|
|
||||||
|
// base case
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||||||
|
if (n == 1) return new Complex[]{x[0]};
|
||||||
|
|
||||||
|
// radix 2 Cooley-Tukey FFT
|
||||||
|
if (n % 2 != 0) {
|
||||||
|
throw new IllegalArgumentException("n is not a power of 2");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute FFT of even terms
|
||||||
|
Complex[] even = new Complex[n / 2];
|
||||||
|
for (int k = 0; k < n / 2; k++) {
|
||||||
|
even[k] = x[2 * k];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
Complex[] evenFFT = fft(even);
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute FFT of odd terms
|
||||||
|
Complex[] odd = even; // reuse the array (to avoid n log n space)
|
||||||
|
for (int k = 0; k < n / 2; k++) {
|
||||||
|
odd[k] = x[2 * k + 1];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
Complex[] oddFFT = fft(odd);
|
||||||
|
|
||||||
|
// combine
|
||||||
|
Complex[] y = new Complex[n];
|
||||||
|
for (int k = 0; k < n / 2; k++) {
|
||||||
|
double kth = -2 * k * Math.PI / n;
|
||||||
|
Complex wk = new Complex(Math.cos(kth), Math.sin(kth));
|
||||||
|
y[k] = evenFFT[k].plus(wk.times(oddFFT[k]));
|
||||||
|
y[k + n / 2] = evenFFT[k].minus(wk.times(oddFFT[k]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return y;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute the inverse FFT of x[], assuming its length n is a power of 2
|
||||||
|
public static Complex[] ifft(Complex[] x) {
|
||||||
|
int n = x.length;
|
||||||
|
Complex[] y = new Complex[n];
|
||||||
|
|
||||||
|
// take conjugate
|
||||||
|
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||||
|
y[i] = x[i].conjugate();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute forward FFT
|
||||||
|
y = fft(y);
|
||||||
|
|
||||||
|
// take conjugate again
|
||||||
|
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||||
|
y[i] = y[i].conjugate();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// divide by n
|
||||||
|
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||||
|
y[i] = y[i].scale(1.0 / n);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return y;
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute the circular convolution of x and y
|
||||||
|
public static Complex[] cconvolve(Complex[] x, Complex[] y) {
|
||||||
|
|
||||||
|
// should probably pad x and y with 0s so that they have same length
|
||||||
|
// and are powers of 2
|
||||||
|
if (x.length != y.length) {
|
||||||
|
throw new IllegalArgumentException("Dimensions don't agree");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int n = x.length;
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute FFT of each sequence
|
||||||
|
Complex[] a = fft(x);
|
||||||
|
Complex[] b = fft(y);
|
||||||
|
|
||||||
|
// point-wise multiply
|
||||||
|
Complex[] c = new Complex[n];
|
||||||
|
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||||
|
c[i] = a[i].times(b[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute inverse FFT
|
||||||
|
return ifft(c);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute the linear convolution of x and y
|
||||||
|
public static Complex[] convolve(Complex[] x, Complex[] y) {
|
||||||
|
Complex ZERO = new Complex(0, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
Complex[] a = new Complex[2 * x.length];
|
||||||
|
for (int i = 0; i < x.length; i++) a[i] = x[i];
|
||||||
|
for (int i = x.length; i < 2 * x.length; i++) a[i] = ZERO;
|
||||||
|
|
||||||
|
Complex[] b = new Complex[2 * y.length];
|
||||||
|
for (int i = 0; i < y.length; i++) b[i] = y[i];
|
||||||
|
for (int i = y.length; i < 2 * y.length; i++) b[i] = ZERO;
|
||||||
|
|
||||||
|
return cconvolve(a, b);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// compute the DFT of x[] via brute force (n^2 time)
|
||||||
|
public static Complex[] dft(Complex[] x) {
|
||||||
|
int n = x.length;
|
||||||
|
Complex ZERO = new Complex(0, 0);
|
||||||
|
Complex[] y = new Complex[n];
|
||||||
|
for (int k = 0; k < n; k++) {
|
||||||
|
y[k] = ZERO;
|
||||||
|
for (int j = 0; j < n; j++) {
|
||||||
|
int power = (k * j) % n;
|
||||||
|
double kth = -2 * power * Math.PI / n;
|
||||||
|
Complex wkj = new Complex(Math.cos(kth), Math.sin(kth));
|
||||||
|
y[k] = y[k].plus(x[j].times(wkj));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return y;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// display an array of com.example.ueberwachungssystem.Detection.Signalverarbeitung.Complex numbers to standard output
|
||||||
|
public static void show(Complex[] x, String title) {
|
||||||
|
System.out.println(title);
|
||||||
|
System.out.println("-------------------");
|
||||||
|
for (int i = 0; i < x.length; i++) {
|
||||||
|
System.out.println(x[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
System.out.println();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/***************************************************************************
|
||||||
|
* Test client and sample execution
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* % java FFT 4
|
||||||
|
* x
|
||||||
|
* -------------------
|
||||||
|
* -0.03480425839330703
|
||||||
|
* 0.07910192950176387
|
||||||
|
* 0.7233322451735928
|
||||||
|
* 0.1659819820667019
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* y = fft(x)
|
||||||
|
* -------------------
|
||||||
|
* 0.9336118983487516
|
||||||
|
* -0.7581365035668999 + 0.08688005256493803i
|
||||||
|
* 0.44344407521182005
|
||||||
|
* -0.7581365035668999 - 0.08688005256493803i
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* z = ifft(y)
|
||||||
|
* -------------------
|
||||||
|
* -0.03480425839330703
|
||||||
|
* 0.07910192950176387 + 2.6599344570851287E-18i
|
||||||
|
* 0.7233322451735928
|
||||||
|
* 0.1659819820667019 - 2.6599344570851287E-18i
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* c = cconvolve(x, x)
|
||||||
|
* -------------------
|
||||||
|
* 0.5506798633981853
|
||||||
|
* 0.23461407150576394 - 4.033186818023279E-18i
|
||||||
|
* -0.016542951108772352
|
||||||
|
* 0.10288019294318276 + 4.033186818023279E-18i
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* d = convolve(x, x)
|
||||||
|
* -------------------
|
||||||
|
* 0.001211336402308083 - 3.122502256758253E-17i
|
||||||
|
* -0.005506167987577068 - 5.058885073636224E-17i
|
||||||
|
* -0.044092969479563274 + 2.1934338938072244E-18i
|
||||||
|
* 0.10288019294318276 - 3.6147323062478115E-17i
|
||||||
|
* 0.5494685269958772 + 3.122502256758253E-17i
|
||||||
|
* 0.240120239493341 + 4.655566391833896E-17i
|
||||||
|
* 0.02755001837079092 - 2.1934338938072244E-18i
|
||||||
|
* 4.01805098805014E-17i
|
||||||
|
*
|
||||||
|
***************************************************************************/
|
||||||
|
|
||||||
|
public static void main(String[] args) {
|
||||||
|
int n = Integer.parseInt(args[0]);
|
||||||
|
Complex[] x = new Complex[n];
|
||||||
|
|
||||||
|
// original data
|
||||||
|
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||||
|
x[i] = new Complex(i, 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
show(x, "x");
|
||||||
|
|
||||||
|
// FFT of original data
|
||||||
|
Complex[] y = fft(x);
|
||||||
|
show(y, "y = fft(x)");
|
||||||
|
|
||||||
|
// FFT of original data
|
||||||
|
Complex[] y2 = dft(x);
|
||||||
|
show(y2, "y2 = dft(x)");
|
||||||
|
|
||||||
|
// take inverse FFT
|
||||||
|
Complex[] z = ifft(y);
|
||||||
|
show(z, "z = ifft(y)");
|
||||||
|
|
||||||
|
// circular convolution of x with itself
|
||||||
|
Complex[] c = cconvolve(x, x);
|
||||||
|
show(c, "c = cconvolve(x, x)");
|
||||||
|
|
||||||
|
// linear convolution of x with itself
|
||||||
|
Complex[] d = convolve(x, x);
|
||||||
|
show(d, "d = convolve(x, x)");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
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