tracker.cc

   1
   2 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   3 // This program is free software: you can redistribute it and/or modify  //
   4 // it under the terms of the version 3 of the GNU General Public License //
   5 // as published by the Free Software Foundation.                         //
   6 //                                                                       //
   7 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but   //
   8 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of            //
   9 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU      //
  10 // General Public License for more details.                              //
  11 //                                                                       //
  12 // You should have received a copy of the GNU General Public License     //
  13 // along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  //
  14 //                                                                       //
  15 // Written by and Copyright (C) Francois Fleuret                         //
  16 // Contact <francois.fleuret@idiap.ch> for comments & bug reports        //
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  18
  19 #include "tracker.h"
  20
  21 #include <iostream>
  22
  23 using namespace std;
  24
  25 Tracker::Tracker(int nb_time_steps, int nb_locations) {
  26   _nb_locations = nb_locations;
  27   _nb_time_steps = nb_time_steps;
  28
  29   detection_scores = allocate_array<scalar_t>(_nb_time_steps, _nb_locations);
  30   allowed_motion = allocate_array<int>(_nb_locations, _nb_locations);
  31
  32   entrances = new int[_nb_locations];
  33   exits = new int[_nb_locations];
  34
  35   for(int l = 0; l < nb_locations; l++) {
  36     entrances[l] = 0;
  37     exits[l] = 0;
  38     for(int m = 0; m < nb_locations; m++) {
  39       allowed_motion[l][m] = 0;
  40     }
  41   }
  42
  43   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
  44     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
  45       detection_scores[t][l] = 0.0;
  46     }
  47   }
  48
  49   _edge_lengths = 0;
  50   _graph = 0;
  51 }
  52
  53 Tracker::~Tracker() {
  54   delete[] _edge_lengths;
  55   delete _graph;
  56   deallocate_array<scalar_t>(detection_scores);
  57   deallocate_array<int>(allowed_motion);
  58   delete[] exits;
  59   delete[] entrances;
  60 }
  61
  62 int Tracker::early_pair_node(int t, int l) {
  63   return 1 + (2 * (t + 0) + 0) * _nb_locations + l;
  64 }
  65
  66 int Tracker::late_pair_node(int t, int l) {
  67   return 1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
  68 }
  69
  70 void Tracker::build_graph() {
  71   // Delete the existing graph if there was one
  72   delete[] _edge_lengths;
  73   delete _graph;
  74
  75   int nb_motions = 0, nb_exits = 0, nb_entrances = 0;
  76
  77   for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
  78     if(exits[l]) nb_exits++;
  79     if(entrances[l]) nb_entrances++;
  80     for(int m = 0; m < _nb_locations; m++) {
  81       if(allowed_motion[l][m]) nb_motions++;
  82     }
  83   }
  84
  85   int nb_vertices = 2 + 2 * _nb_time_steps * _nb_locations;
  86
  87   int nb_edges =
  88     // The edges from the source to the first frame, and from the last
  89     // frame to the sink
  90     _nb_locations * 2 +
  91     // The edges from the source to the entrances and from the exists
  92     // to the sink (in every time frames but the first for the
  93     // entrances, and last for the exits)
  94     (_nb_time_steps - 1) * (nb_exits + nb_entrances) +
  95     // The edges for the motions, between every successive frames
  96     (_nb_time_steps - 1) * nb_motions +
  97     // The edges inside the duplicated nodes
  98     _nb_locations * _nb_time_steps;
  99
 100   int *node_from = new int[nb_edges];
 101   int *node_to = new int[nb_edges];
 102
 103   int source = 0, sink = nb_vertices - 1;
 104   int e = 0;
 105
 106   _edge_lengths = new scalar_t[nb_edges];
 107
 108   // We put the in-node edges first, since these are the ones whose
 109   // lengths we will have to change before tracking, according to the
 110   // detection scores
 111
 112   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 113     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 114       node_from[e] = early_pair_node(t, l);
 115       node_to[e] = late_pair_node(t, l);
 116       e++;
 117     }
 118   }
 119
 120   for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 121     node_from[e] = source;
 122     node_to[e] = 1 + l + 0 * _nb_locations;
 123     _edge_lengths[e] = 0.0;
 124     e++;
 125   }
 126
 127   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 128     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 129       if(t == _nb_time_steps - 1) {
 130         node_from[e] = late_pair_node(t, l);
 131         node_to[e] = sink;
 132         _edge_lengths[e] = 0.0;
 133         e++;
 134       } else {
 135         for(int k = 0; k < _nb_locations; k++) {
 136           if(allowed_motion[l][k]) {
 137             node_from[e] = late_pair_node(t, l);
 138             node_to[e] = early_pair_node(t+1, k);
 139             _edge_lengths[e] = 0.0;
 140             e++;
 141           }
 142         }
 143       }
 144     }
 145   }
 146
 147   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 148     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 149       if(t > 0 && entrances[l]) {
 150         node_from[e] = source;
 151         node_to[e] = early_pair_node(t, l);
 152         _edge_lengths[e] = 0.0;
 153         e++;
 154       }
 155       if(t < _nb_time_steps - 1 && exits[l]) {
 156         node_from[e] = late_pair_node(t, l);
 157         node_to[e] = sink;
 158         _edge_lengths[e] = 0.0;
 159         e++;
 160       }
 161     }
 162   }
 163
 164   _graph = new MTPGraph(nb_vertices, nb_edges,
 165                         node_from, node_to,
 166                         source, sink);
 167
 168   delete[] node_from;
 169   delete[] node_to;
 170 }
 171
 172 void Tracker::print_graph_dot(ostream *os) {
 173   int e = 0;
 174   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 175     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 176       _edge_lengths[e++] = - detection_scores[t][l];
 177     }
 178   }
 179   _graph->print_dot(os);
 180 }
 181
 182 void Tracker::track() {
 183   int e = 0;
 184   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 185     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 186       _edge_lengths[e++] = - detection_scores[t][l];
 187     }
 188   }
 189
 190   _graph->find_best_paths(_edge_lengths);
 191   _graph->retrieve_disjoint_paths();
 192
 193 #ifdef VERBOSE
 194   for(int p = 0; p < _graph->nb_paths; p++) {
 195     Path *path = _graph->paths[p];
 196     cout << "PATH " << p << " [length " << path->nb_nodes << "] " << path->nodes[0];
 197     for(int n = 1; n < path->nb_nodes; n++) {
 198       cout << " -> " << path->nodes[n];
 199     }
 200     cout << endl;
 201   }
 202 #endif
 203 }
 204
 205 int Tracker::nb_trajectories() {
 206   return _graph->nb_paths;
 207 }
 208
 209 scalar_t Tracker::trajectory_score(int k) {
 210   return -_graph->paths[k]->length;
 211 }
 212
 213 int Tracker::trajectory_entrance_time(int k) {
 214   return (_graph->paths[k]->nodes[1] - 1) / (2 * _nb_locations);
 215 }
 216
 217 int Tracker::trajectory_duration(int k) {
 218   return (_graph->paths[k]->nb_nodes - 2) / 2;
 219 }
 220
 221 int Tracker::trajectory_location(int k, int time_from_entry) {
 222   return (_graph->paths[k]->nodes[2 * time_from_entry + 1] - 1) % _nb_locations;
 223 }