tracker.cc

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   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_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 if there was one
  86   delete[] _edge_lengths;
  87   delete _graph;
  88
  89   int nb_motions = 0, nb_exits = 0, nb_entrances = 0;
  90
  91   for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
  92     if(_exits[l]) nb_exits++;
  93     if(_entrances[l]) nb_entrances++;
  94     for(int m = 0; m < _nb_locations; m++) {
  95       if(_allowed_motion[l][m]) nb_motions++;
  96     }
  97   }
  98
  99   int nb_vertices = 2 + 2 * _nb_time_steps * _nb_locations;
 100
 101   int nb_edges =
 102     // The edges from the source to the first frame, and from the last
 103     // frame to the sink
 104     _nb_locations * 2 +
 105     // The edges from the source to the entrances and from the exists
 106     // to the sink (in every time frames but the first and last)
 107     (_nb_time_steps - 1) * (nb_exits + nb_entrances) +
 108     // The edges for the motions, between every pair of successive
 109     // frames
 110     (_nb_time_steps - 1) * nb_motions +
 111     // The edges inside the duplicated nodes
 112     _nb_locations * _nb_time_steps;
 113
 114   int *node_from = new int[nb_edges];
 115   int *node_to = new int[nb_edges];
 116
 117   int source = 0, sink = nb_vertices - 1;
 118   int e = 0;
 119
 120   _edge_lengths = new scalar_t[nb_edges];
 121
 122   // We put the in-node edges first, since these are the ones whose
 123   // lengths we will have to change according to the detection score
 124
 125   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 126     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 127       node_from[e] = 1 + (2 * (t + 0) + 0) * _nb_locations + l;
 128       node_to[e] =   1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 129       e++;
 130     }
 131   }
 132
 133   for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 134     node_from[e] = source;
 135     node_to[e] = 1 + l + 0 * _nb_locations;
 136     _edge_lengths[e] = 0.0;
 137     e++;
 138   }
 139
 140   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 141     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 142       if(t == _nb_time_steps - 1) {
 143         node_from[e] = 1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 144         node_to[e] = sink;
 145         _edge_lengths[e] = 0.0;
 146         e++;
 147       } else {
 148         for(int k = 0; k < _nb_locations; k++) {
 149           if(_allowed_motion[l][k]) {
 150             node_from[e] = 1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 151             node_to[e] =   1 + (2 * (t + 1) + 0) * _nb_locations + k;
 152             _edge_lengths[e] = 0.0;
 153             e++;
 154           }
 155         }
 156       }
 157     }
 158   }
 159
 160   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 161     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 162       if(t > 0 && _entrances[l]) {
 163         node_from[e] = source;
 164         node_to[e] =   1 + (2 * (t + 0) + 0) * _nb_locations + l;
 165         _edge_lengths[e] = 0.0;
 166         e++;
 167       }
 168       if(t < _nb_time_steps - 1 && _exits[l]) {
 169         node_from[e] =   1 + (2 * (t + 0) + 1) * _nb_locations + l;
 170         node_to[e] = sink;
 171         _edge_lengths[e] = 0.0;
 172         e++;
 173       }
 174     }
 175   }
 176
 177   _graph = new MTPGraph(nb_vertices, nb_edges,
 178                         node_from, node_to,
 179                         source, sink);
 180
 181   delete[] node_from;
 182   delete[] node_to;
 183 }
 184
 185 void Tracker::print_graph_dot(ostream *os) {
 186   int e = 0;
 187   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 188     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 189       _edge_lengths[e++] = - _detection_score[t][l];
 190     }
 191   }
 192   _graph->print_dot(os);
 193 }
 194
 195 void Tracker::track() {
 196   int e = 0;
 197   for(int t = 0; t < _nb_time_steps; t++) {
 198     for(int l = 0; l < _nb_locations; l++) {
 199       _edge_lengths[e++] = - _detection_score[t][l];
 200     }
 201   }
 202
 203   _graph->find_best_paths(_edge_lengths);
 204   _graph->retrieve_disjoint_paths();
 205
 206 #ifdef VERBOSE
 207   for(int p = 0; p < _graph->nb_paths; p++) {
 208     Path *path = _graph->paths[p];
 209     cout << "PATH " << p << " [length " << path->length << "] " << path->nodes[0];
 210     for(int n = 1; n < path->length; n++) {
 211       cout << " -> " << path->nodes[n];
 212     }
 213     cout << endl;
 214   }
 215 #endif
 216 }
 217
 218 int Tracker::nb_trajectories() {
 219   return _graph->nb_paths;
 220 }
 221
 222 int Tracker::trajectory_entrance_time(int k) {
 223   return (_graph->paths[k]->nodes[1] - 1) / (2 * _nb_locations);
 224 }
 225
 226 int Tracker::trajectory_duration(int k) {
 227   return (_graph->paths[k]->length - 2) / 2;
 228 }
 229
 230 int Tracker::trajectory_location(int k, int time) {
 231   return (_graph->paths[k]->nodes[2 * time + 1] - 1) % _nb_locations;
 232 }