mtp_graph.h

   1
   2 /*
   3  *  mtp is the ``Multi Tracked Paths'', an implementation of the
   4  *  k-shortest paths algorithm for multi-target tracking.
   5  *
   6  *  Copyright (c) 2012 Idiap Research Institute, http://www.idiap.ch/
   7  *  Written by Francois Fleuret <francois.fleuret@idiap.ch>
   8  *
   9  *  This file is part of mtp.
  10  *
  11  *  mtp is free software: you can redistribute it and/or modify it
  12  *  under the terms of the GNU General Public License version 3 as
  13  *  published by the Free Software Foundation.
  14  *
  15  *  mtp is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  16  *  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
  17  *  or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public
  18  *  License for more details.
  19  *
  20  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  21  *  along with selector.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  22  *
  23  */
  24
  25 #ifndef MTP_GRAPH_H
  26 #define MTP_GRAPH_H
  27
  28 #include <iostream>
  29
  30 using namespace std;
  31
  32 #include "misc.h"
  33 #include "path.h"
  34
  35 class Vertex;
  36 class Edge;
  37
  38 class MTPGraph {
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  40   // Uses the estimated vertex distances to the source to make all the
  41   // edge lengths positive, resulting in an identical added value to
  42   // all the paths from the same initial node to the same final node
  43   // (in particular from source to sink)
  44   void update_positivized_lengths();
  45
  46   // It may happen that numerical errors in update_positivized_lengths
  47   // make the resulting lengths negative, albeit very small. The
  48   // following method forces all negative lengths to zero, and prints
  49   // the total correction when compiled in VERBOSE mode.
  50   void force_positivized_lengths();
  51
  52   // Visit the vertices according to _dp_order and update their
  53   // distance from the source
  54   void dp_compute_distances();
  55
  56   // Set in every vertex pred_edge_toward_source correspondingly to
  57   // the path of shortest length. The current implementation is
  58   // Dijkstra with a Binary Heap (and not with Fibonnaci heap (yet))
  59   void find_shortest_path();
  60
  61   // Follows the path starting on edge e and returns the number of
  62   // nodes to reach the sink. If path is non-null, stores in it the
  63   // nodes met along the path, and computes path->length properly.
  64   int retrieve_one_path(Edge *e, Path *path, int *used_edges);
  65
  66   int _nb_vertices, _nb_edges;
  67   Vertex *_source, *_sink;
  68
  69   Edge *_edges;
  70   Vertex *_vertices;
  71
  72   // For Dijkstra
  73   Vertex **_heap;
  74
  75   // Updating the distances from the source in that order will work in
  76   // the original graph (which has to be a DAG)
  77   Vertex **_dp_order;
  78
  79   // Fills _dp_order
  80   void compute_dp_ordering();
  81 public:
  82
  83   // These variables are filled when retrieve_disjoint_paths is called
  84   int nb_paths;
  85   Path **paths;
  86
  87   MTPGraph(int nb_vertices, int nb_edges, int *vertex_from, int *vertex_to,
  88            int source, int sink);
  89
  90   ~MTPGraph();
  91
  92   // Compute the family of paths with minimum total length, set the
  93   // edge occupied fields accordingly.
  94   void find_best_paths(scalar_t *lengths);
  95
  96   // Retrieve the paths corresponding to the occupied edges, and save
  97   // the result in the nb_paths and paths fields. If the paths are not
  98   // node-disjoint, there are multiple families of paths that
  99   // "explain" the edge occupancies, and this method picks one of them
 100   // arbitrarily.
 101   void retrieve_disjoint_paths();
 102
 103   void print(ostream *os);
 104   void print_dot(ostream *os);
 105 };
 106
 107 #endif