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