一种基于IoU的水下多目标跟踪方法与流程

文档序号:19933219发布日期:2020-02-14 22:15阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于iou的水下多目标跟踪方法,其特征在于,包括以下步骤:

s1、获取水下感兴趣目标的数据集,进行图像预处理、图像增强;

s2、将数据集划分为训练集、测试集与验证集,训练并获得收敛的目标检测模型;

s3、对输入的当前图像帧进行图像增强;

s4、使用训练好的目标检测模型对s3进行增强后的图像帧进行目标检测,得到该帧的所有检测框信息和该帧的检测得分;

s5、通过场景拥挤检测算法,自适应调整目标检测的得分阈值,筛选部分检测目标,同时根据检测得分对检测目标集合划分为高、低得分检测目标集合;

s6、计算各检测目标与各运动轨迹之间的iou得分;

s7、根据iou得分,对检测目标与运动轨迹进行分集匹配;

s8、根据步骤s7的匹配结果对所有检测目标与运动轨迹进行状态转移处理,以保持检测目标id的一致性。

2.根据权利要求1所述的水下多目标跟踪方法,其特征在于,步骤s5中场景拥挤检测算法对第t帧的场景拥挤检测计算公式为:

其中,ρd表示检测得分阈值,α表示预设得分阈值偏移值,numr表示检测框与轨迹框发生重叠的个数,num表示检测框总数,β表示预设的最低检测框总数值。

3.根据权利要求2所述的水下多目标跟踪方法,其特征在于,所述α设为0.2,β设为10。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的水下多目标跟踪方法,其特征在于,步骤s5中根据检测得分对检测目标集合划分为高、低得分检测目标集合时,对第t帧的检测分集公式为:

dhigh={sd≥max(savg,smed),d∈d}

dlow={sd<max(savg,smed)∪sd>ρd,d∈d}

其中,dhigh和dlow分别表示高得分检测目标集合和低得分检测目标集合,d表示检测目标总集合,sd表示检测目标d的得分,savg和smed分别表示检测得分总集合的平均值和中位数。

5.根据权利要求4所述的水下多目标跟踪方法,其特征在于,步骤s6中计算各检测目标与各运动轨迹之间的iou得分时,计算第t帧的检测目标d与运动轨迹k之间的iou的公式为:

其中,sd∩k和sd∪k分别表示检测目标d这一检测框与运动轨迹k这一轨迹框之间的相交区域面积和并集区域面积,d和k分别表示检测目标总集合与运动轨迹集合;

计算得到当前帧每个检测目标-运动轨迹对的iou,排列成一个iou矩阵,横坐标对应检测目标序号,纵坐标对应运动轨迹序号。

6.根据权利要求5所述的水下多目标跟踪方法,其特征在于,步骤s7中采用匈牙利算法进行分集匹配:

输入高得分检测目标集合、低得分检测目标集合、运动轨迹集合、iou矩阵,然后将iou矩阵作为检测目标集合与运动轨迹集合之间的距离度量,接着依次将高、低得分检测目标集合与运动轨迹集合进行匈牙利匹配;当匹配完成后,得到三个集合:配对的检测目标-运动轨迹集、未配对的检测目标集、未配对的运动轨迹集。

7.根据权利要求6所述的水下多目标跟踪方法,其特征在于,在步骤s8中对通过步骤s7得到的三个集合做轨迹状态转移处理,设每个运动轨迹处于跟踪状态、消失状态或删除状态;

对于配对的检测目标-运动轨迹集合,根据检测的位置信息更新它们的运动轨迹信息,然后判断运动轨迹状态,若处于跟踪状态则保持状态不变,若处于消失状态则将它转移到跟踪状态;

对于未配对的检测目标集,为每个检测目标初始化一个运动轨迹,使这些运动轨迹的信息与对应的检测信息相同,并让它们处于跟踪状态;

对于未配对的运动轨迹集中的每个运动轨迹,当该运动轨迹处于跟踪状态时,将它转移到消失状态;当运动轨迹处于消失状态时,比较该运动轨迹的已消失帧数与删除阈值的大小,当已消失帧数大于删除阈值时,则将它转移到删除状态;反之,则保持它的状态为消失状态。

8.根据权利要求7所述的水下多目标跟踪方法,其特征在于,删除阈值ρr设为2。

9.根据权利要求1所述的水下多目标跟踪方法,其特征在于,步骤s1、s3中使用基于加权l1正则化的水下图像清晰化算法来进行图像增强。

10.根据权利要求1所述的水下多目标跟踪方法,其特征在于,步骤s2选用卷积神经网络作为backbone进行线下训练,最终获得收敛的目标检测模型。

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