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::set_allowed_motion(int from_location, int to_location, int v) {
  63   ASSERT(from_location >= 0 && from_location < _nb_locations &&
  64          to_location >= 0 && to_location < _nb_locations);
  65   _allowed_motion[from_location][to_location] = v;
  66 }
  67
  68 void Tracker::set_as_entrance(int location, int v) {
  69   ASSERT(location >= 0 && location < _nb_locations);
  70   _entrances[location] = v;
  71 }
  72
  73 void Tracker::set_as_exit(int location, int v) {
  74   ASSERT(location >= 0 && location < _nb_locations);
  75   _exits[location] = v;
  76 }
  77
  78 void Tracker::set_detection_score(int time, int location, scalar_t score) {
  79   ASSERT(time >= 0 && time < _nb_time_steps &&
  80          location >= 0 && location < _nb_locations);
  81   _detection_score[time][location] = score;
  82 }
  83
  84 void Tracker::build_graph() {
  85   // Delete existing graph
  86   delete[] _edge_lengths;
  87   delete _graph;
  88
  89   int nb_motions = 0, nb_exits = 0, nb_entrances = 0;
  90   for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
  91     if(_exits[l]) nb_exits++;
  92     if(_entrances[l]) nb_entrances++;
  93     for(int m = 0; m < _nb_locations; m++) {
  94       if(_allowed_motion[l][m]) nb_motions++;
  95     }
  96   }
  97
  98   int nb_vertices = 2 + 2 * _nb_time_steps * _nb_locations;
  99
 100   int nb_edges =
 101     _nb_locations * 2 +
 102     (_nb_time_steps - 2) * (nb_exits + nb_entrances) +
 103     (_nb_time_steps - 1) * nb_motions +
 104     _nb_locations * _nb_time_steps;
 105
 106   int source = 0, sink = nb_vertices - 1;
 107   int *node_from = new int[nb_edges];
 108   int *node_to = new int[nb_edges];
 109   int e = 0;
 110
 111   _edge_lengths = new scalar_t[nb_edges];
 112
 113   // We put the in-node edges first, since these are the ones whose
 114   // lengths we will have to change according to the detection score
 115
 116   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 117     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 118       node_from[e] = 1 + (2 * (t + 0) + 0) * _nb_locations + l;
 119       node_to[e] =   1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 120       e++;
 121     }
 122   }
 123
 124   for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 125     node_from[e] = source;
 126     node_to[e] = 1 + l + 0 * _nb_locations;
 127     _edge_lengths[e] = 0.0;
 128     e++;
 129   }
 130
 131   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 132     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 133       if(t == _nb_time_steps - 1) {
 134         node_from[e] = 1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 135         node_to[e] = sink;
 136         _edge_lengths[e] = 0.0;
 137         e++;
 138       } else {
 139         for(int k = 0; k < _nb_locations; k++) {
 140           if(_allowed_motion[l][k]) {
 141             node_from[e] = 1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 142             node_to[e] =   1 + (2 * (t + 1) + 0) * _nb_locations + k;
 143             _edge_lengths[e] = 0.0;
 144             e++;
 145           }
 146         }
 147       }
 148     }
 149   }
 150
 151   for(int t = 1; t < _nb_time_steps-1; t++) {
 152     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 153       if(_entrances[l]) {
 154         node_from[e] = source;
 155         node_to[e] =   1 + (2 * (t + 0) + 0) * _nb_locations + l;
 156         _edge_lengths[e] = 0.0;
 157         e++;
 158       }
 159       if(_exits[l]) {
 160         node_from[e] =   1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 161         node_to[e] = sink;
 162         _edge_lengths[e] = 0.0;
 163         e++;
 164       }
 165     }
 166   }
 167
 168   _graph = new MTPGraph(nb_vertices, nb_edges,
 169                         node_from, node_to,
 170                         source, sink);
 171
 172   delete[] node_from;
 173   delete[] node_to;
 174 }
 175
 176 void Tracker::print_dot_graph(ostream *os) {
 177   int e = 0;
 178   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 179     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 180       _edge_lengths[e++] = - _detection_score[t][l];
 181     }
 182   }
 183   _graph->print_dot(os);
 184 }
 185
 186 void Tracker::track() {
 187   int e = 0;
 188   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 189     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 190       _edge_lengths[e++] = - _detection_score[t][l];
 191     }
 192   }
 193
 194   _graph->find_best_paths(_edge_lengths);
 195   _graph->retrieve_disjoint_paths();
 196
 197 #ifdef VERBOSE
 198   for(int p = 0; p < _graph->nb_paths; p++) {
 199     Path *path = _graph->paths[p];
 200     cout << "PATH " << p << " [length " << path->length << "] " << path->nodes[0];
 201     for(int n = 1; n < path->length; n++) {
 202       cout << " -> " << path->nodes[n];
 203     }
 204     cout << endl;
 205   }
 206 #endif
 207 }
 208
 209 int Tracker::nb_trajectories() {
 210   return _graph->nb_paths;
 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]->length - 2) / 2;
 219 }
 220
 221 int Tracker::trajectory_location(int k, int time) {
 222   return (_graph->paths[k]->nodes[2 * time + 1] - 1) % _nb_locations;
 223 }