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        //
  17 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  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_score = 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_score[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_score);
  57   deallocate_array<int>(allowed_motion);
  58   delete[] exits;
  59   delete[] entrances;
  60 }
  61
  62 void Tracker::build_graph() {
  63   // Delete existing graph if there was one
  64   delete[] _edge_lengths;
  65   delete _graph;
  66
  67   int nb_motions = 0, nb_exits = 0, nb_entrances = 0;
  68
  69   for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
  70     if(exits[l]) nb_exits++;
  71     if(entrances[l]) nb_entrances++;
  72     for(int m = 0; m < _nb_locations; m++) {
  73       if(allowed_motion[l][m]) nb_motions++;
  74     }
  75   }
  76
  77   int nb_vertices = 2 + 2 * _nb_time_steps * _nb_locations;
  78
  79   int nb_edges =
  80     // The edges from the source to the first frame, and from the last
  81     // frame to the sink
  82     _nb_locations * 2 +
  83     // The edges from the source to the entrances and from the exists
  84     // to the sink (in every time frames but the first for the source,
  85     // and last for the exits)
  86     (_nb_time_steps - 1) * (nb_exits + nb_entrances) +
  87     // The edges for the motions, between every pair of successive
  88     // frames
  89     (_nb_time_steps - 1) * nb_motions +
  90     // The edges inside the duplicated nodes
  91     _nb_locations * _nb_time_steps;
  92
  93   int *node_from = new int[nb_edges];
  94   int *node_to = new int[nb_edges];
  95
  96   int source = 0, sink = nb_vertices - 1;
  97   int e = 0;
  98
  99   _edge_lengths = new scalar_t[nb_edges];
 100
 101   // We put the in-node edges first, since these are the ones whose
 102   // lengths we will have to set later, according to the detection
 103   // scores
 104
 105   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 106     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 107       node_from[e] = 1 + (2 * (t + 0) + 0) * _nb_locations + l;
 108       node_to[e] =   1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 109       e++;
 110     }
 111   }
 112
 113   for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 114     node_from[e] = source;
 115     node_to[e] = 1 + l + 0 * _nb_locations;
 116     _edge_lengths[e] = 0.0;
 117     e++;
 118   }
 119
 120   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 121     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 122       if(t == _nb_time_steps - 1) {
 123         node_from[e] = 1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 124         node_to[e] = sink;
 125         _edge_lengths[e] = 0.0;
 126         e++;
 127       } else {
 128         for(int k = 0; k < _nb_locations; k++) {
 129           if(allowed_motion[l][k]) {
 130             node_from[e] = 1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 131             node_to[e] =   1 + (2 * (t + 1) + 0) * _nb_locations + k;
 132             _edge_lengths[e] = 0.0;
 133             e++;
 134           }
 135         }
 136       }
 137     }
 138   }
 139
 140   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 141     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 142       if(t > 0 && entrances[l]) {
 143         node_from[e] = source;
 144         node_to[e] =   1 + (2 * (t + 0) + 0) * _nb_locations + l;
 145         _edge_lengths[e] = 0.0;
 146         e++;
 147       }
 148       if(t < _nb_time_steps - 1 && exits[l]) {
 149         node_from[e] =   1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 150         node_to[e] = sink;
 151         _edge_lengths[e] = 0.0;
 152         e++;
 153       }
 154     }
 155   }
 156
 157   _graph = new MTPGraph(nb_vertices, nb_edges,
 158                         node_from, node_to,
 159                         source, sink);
 160
 161   delete[] node_from;
 162   delete[] node_to;
 163 }
 164
 165 void Tracker::print_graph_dot(ostream *os) {
 166   int e = 0;
 167   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 168     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 169       _edge_lengths[e++] = - detection_score[t][l];
 170     }
 171   }
 172   _graph->print_dot(os);
 173 }
 174
 175 void Tracker::track() {
 176   int e = 0;
 177   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 178     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 179       _edge_lengths[e++] = - detection_score[t][l];
 180     }
 181   }
 182
 183   _graph->find_best_paths(_edge_lengths);
 184   _graph->retrieve_disjoint_paths();
 185
 186 #ifdef VERBOSE
 187   for(int p = 0; p < _graph->nb_paths; p++) {
 188     Path *path = _graph->paths[p];
 189     cout << "PATH " << p << " [length " << path->nb_nodes << "] " << path->nodes[0];
 190     for(int n = 1; n < path->nb_nodes; n++) {
 191       cout << " -> " << path->nodes[n];
 192     }
 193     cout << endl;
 194   }
 195 #endif
 196 }
 197
 198 int Tracker::nb_trajectories() {
 199   return _graph->nb_paths;
 200 }
 201
 202 scalar_t Tracker::trajectory_score(int k) {
 203   return -_graph->paths[k]->length;
 204 }
 205
 206 int Tracker::trajectory_entrance_time(int k) {
 207   return (_graph->paths[k]->nodes[1] - 1) / (2 * _nb_locations);
 208 }
 209
 210 int Tracker::trajectory_duration(int k) {
 211   return (_graph->paths[k]->nb_nodes - 2) / 2;
 212 }
 213
 214 int Tracker::trajectory_location(int k, int time) {
 215   return (_graph->paths[k]->nodes[2 * time + 1] - 1) % _nb_locations;
 216 }