多目标跟踪算法及其在车辆计数中的应用研究

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目标跟踪是计算机视觉的一个研究子领域,其有很多的应用场景。目前单目标跟踪的研究已逐渐趋于成熟,但是对于多目标跟踪,由于其目标不确定性、遮挡、数据关联等难点,所以目前多目标跟踪还有很多需要去解决的问题,其具有巨大的发展空间和研究意义。多目标跟踪应用场景之一智能交通系统,车辆计数是其中的关键,研究该应用场景也是具有非常大的应用价值的。针对DeepSORT多目标跟踪算法存在的问题,提出了改进的Deep SORT多目标跟踪算法。该算法对Deep SORT算法的目标检测和数据关联这两部分进行改进。Deep SORT算法的目标检测部分是Faster R-CNN,Faster R-CNN是采用候选框+分类器的思想,其检测速度慢,所以将其检测部分换成一个端到端的YOLOv3目标检测模型,使检测速度加快,但是因为原始的YOLOv3算法对小目标检测效果好,却对中、大目标检测效果不如意,所以对YOLOv3算法进行改进,提出改进的K-means算法,使用新的度量准则,重新生成先验边界框,最后结果显示改进后的YOLOv3算法的平均准确率以及处理速度都要比原始的YOLOv3算法效果好;Deep SORT算法的数据关联部分是将目标的运动信息和外观信息结合,但是对于遮挡情况来说,若遮挡面积很大,此时其外观信息变化也大,若还考虑外观信息,其准确率就会降低,而此时是更依赖于卡尔曼滤波预测的运动信息,所以将静态结合运动及外观信息变成动态分配,通过动态调整外观信息和运动信息这两者之间的权重比来处理光照条件不好的情况。最后实验结果显示提出的改进的Deep SORT多目标跟踪算法可以很好地处理遮挡和各类光照条件下的情况,且其在准确率和速度上都取得了比较好的效果。对于车辆计数的应用,设计了一个车辆计数系统,UI界面实时显示选取视频跟踪结果、各类型车辆总数(小轿车、公交车、卡车、摩托车、自行车)及所有车辆总数,提出的改进Deep SORT算法在车辆计数准确率上取得了比较好的效果,同时在跟踪速度上也有所提升。
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