一种行人实时检测与跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种行人实时检测与跟踪方法，包括以下步骤：S1、通过背景建模模块进行前景检测，对前景检测的结果进行处理后找出动态目标所在的区域；S2、通过行人检测模块对动态目标所在的区域进行行人检测；S3、通过行人跟踪模块用行人检测的结果进行行人跟踪，其中对行人跟踪的过程出现的跟踪漂移利用前景检测的结果及时进行校正。本发明专利技术实时性好，行人跟踪精度高。

Pedestrian real-time detection and tracking method

The invention discloses a real-time pedestrian detection and tracking method, which comprises the following steps: S1, through a background modeling module of foreground detection, foreground detection results are processed to find the dynamic target region; S2, through the pedestrian detection module in pedestrian detection for dynamic target area; S3, the result of pedestrians pedestrian detection module for tracking pedestrian tracking, the tracking drift of pedestrian tracking process using foreground detection results timely correction. The invention has good real-time performance and high pedestrian tracking accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种行人实时检测与跟踪方法
本专利技术涉及运动目标跟踪领域，特别是涉及一种行人实时检测与跟踪方法。
技术介绍
由于交通安全管理，生产安全管理，社会治安管理的要求日益提升，效率低下的传统监控已经不能满足实际处理需求。基于视频的智能化视觉检测跟踪系统旨在实时地检测跟踪视频中的多行人目标，自动监控或者辅助监控，提高监控效率以及监控力度，节省人力物力，对非安全行为进行警报，为管理提供支持，带来经济效益和社会效益。多行人实时检测跟踪技术能够帮助监控人员更快更好的定位目标。人工监控在使用多屏幕监控时难免出现遗漏，如果有行人跟踪技术可以实时地标注监视器中出现的行人，对监控人员的工作效率，监控录像的回放分析都有很大的好处，而采用多行人实时监测跟踪技术就可以达到这样的效果。目前运动目标跟踪问题的算法主要有两种思路，一种是依靠先验知识，为跟踪目标建模，然后在视频中找到与模型相匹配的运动目标。另一种是不依赖先验知识，利用前景检测算法等直接从视频中将运动目标和背景区分开来，然后进行目标识别，最终跟踪感兴趣的目标。行人跟踪技术在军事，交通，安全监控等方面都有很重要的作用，目前该技术遇到的共同难题有遮挡，目标尺度变化，跟踪漂移等问题，同时一些技术的速度难以达到实时要求。在目标跟踪的过程中，如果无法处理逐帧的误差累积，及时校正跟踪漂移，就会跟丢目标，一旦跟踪失败，后续的处理就无法进行。而行人在行走过程中和摄像头的距离发生改变时会发生尺度变化，如果不及时改变跟踪框的大小，跟踪框与目标大小不匹配会有负样本的引入，导致跟踪的精度大幅下降，甚至因此跟踪失败。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种行人实时检测与跟踪方法,解决现有技术中实时性不够好，跟踪漂移以及尺度变换导致跟踪失败的问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种行人实时检测与跟踪方法，包括以下步骤：S1、通过背景建模模块进行前景检测，对前景检测的结果进行处理后找出动态目标所在的区域；S2、通过行人检测模块对动态目标所在的区域进行行人检测；S3、通过行人跟踪模块用行人检测的结果进行行人跟踪，其中对行人跟踪的过程出现的跟踪漂移利用前景检测的结果及时进行校正。进一步地：所述行人跟踪模块针对运动目标设置跟踪框，步骤S3中，利用对行人的先验知识，通过运动目标在跟踪框中的占比来进行跟踪漂移的校正。步骤S3中，进行行人跟踪时，根据运动目标在跟踪框中的前景占比来判断是否发生跟踪漂移，并在判断发生跟踪漂移时向预设的前景占比最合适的区域进行校正。计算前景占比时，根据与跟踪框中心位置的距离赋予不同权重，离中心越近权重越高。步骤S3中，进行行人跟踪前，先用行人检测的结果为跟踪器初始化跟踪目标位置。所述行人跟踪模块针对运动目标设置跟踪框，步骤S3中，进行行人跟踪时，利用前景检测的结果，在跟踪目标出现的尺度变化时对跟踪框的尺度进行调整。预设不同尺度的跟踪框，以便在跟踪目标出现尺度变换时，及时根据跟踪目标大小变化调整跟踪框。步骤S3中，采用邻域搜索的方法来进行实时跟踪，将模型的计算转换到频域中进行计算。步骤S1中，对前景检测的结果进行处理包括利用行人的先验知识，对前景检测的结果进行前置处理，再输入到行人检测模块中；优选地，前置处理利用包括行人的长宽比、身体部位的相对位置信息作为先验知识，根据不同动态区域合并后的长宽比及其中心连线距离来判断是否区域合并。步骤S1中，背景建模模块使用ViBe算法提取前景图片；步骤S2中，行人检测模块检测的特征采用边缘特征HOG以及融合提取速度快的纹理特征LBP，两种特征互补以提高分类能力，优选地，训练不同的分类器以适应不同行人的检测过程。本专利技术的有益效果：本专利技术利用背景建模的结果及时校正跟踪漂移，并可利用先验知识解决尺度变换问题。本专利技术可以实时地处理跟踪漂移和尺度变换的问题，结合了背景建模和检测器和及时校正的机制，行人检测模块可以改正跟踪器的错误，而背景建模模块的结果可以用来对跟踪漂移进行校正，跟踪模块的结果可以用于下一帧背景建模模块的图片后置处理。相比现有的其他跟踪方法，采用本专利技术的方法能够获得的独特优势在于：1.跟踪速度快。首先，本专利技术的跟踪模块将模型的运算转移到频域中，避免了时域中的卷积、矩阵求逆运算，利用快速傅里叶极快地完成，速度高达300FPS，远超实时性的速度要求。在保证准确率和稳定性的同时，又能极大提高处理速度，完全满足实时性的要求。其次，在跟踪目标的尺度发生变化时，本专利技术及时改变跟踪框的大小，在跟踪目标变小时及时将跟踪框缩小，避免了计算资源的浪费，提高了运算效率。最后，利用背景建模的结果，在行人检测模块中直接对前景部分及其领域进行检测，不必像以前一样进行全局搜索，进一步节省了运算资源。通过以上三点工作，本专利技术在提高了运算速度的同时也很好的改善了运算效率。2.跟踪漂移的及时校正。目前有些跟踪算法已经可以做到对跟踪漂移的校正，但是当运动速度较快的行人跟踪产生漂移时，经常无法及时校正导致漂移连续发生。本专利技术利用先验知识，通过行人在跟踪框中的占比来进行校正，为了加速计算过程，使用预先建立的权值矩阵，大大提高了校正速度。3.应对跟踪过程中的尺度变换。利用前景检测的结果来变更跟踪框的尺度，这样做的好处是既可以有准确的外界参照，又不会像渐变尺度模型一样消耗较多运算资源。当目标在跟踪框中占比过小的时候减小跟踪框大小，在占比过大时增大跟踪框大小。附图说明图1是本专利技术实施例利用行人的先验知识对前景图中连通区域进行合并效果图；图2是本专利技术实施例行人检测模块的流程图；图3是本专利技术实施例在跟踪过程中对跟踪漂移进行校正的示意图；图4是本专利技术实施例在跟踪过程中漂移校正、尺度变化处理的例子；图5是本专利技术实施例跟踪效果图；图6是本专利技术实施例检测与跟踪方法的流程图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。参阅图1至图6，在一种实施例中，一种行人实时检测与跟踪方法，包括以下步骤：S1、通过背景建模模块进行前景检测，对前景检测的结果进行处理后找出动态目标所在的区域；S2、通过行人检测模块对动态目标所在的区域进行行人检测；S3、通过行人跟踪模块用行人检测的结果进行行人跟踪，其中对行人跟踪的过程出现的跟踪漂移利用前景检测的结果及时进行校正。在优选的实施例中，所述行人跟踪模块针对运动目标设置跟踪框，步骤S3中，利用对行人的先验知识，通过运动目标在跟踪框中的占比来进行跟踪漂移的校正。在更优选的实施例中，步骤S3中，进行行人跟踪时，根据运动目标在跟踪框中的前景占比来判断是否发生跟踪漂移，并在判断发生跟踪漂移时向预设的前景占比最合适的区域进行校正。在更优选的实施例中，计算前景占比时，根据与跟踪框中心位置的距离赋予不同权重，离中心越近权重越高。在更优选的实施例中，步骤S3中，进行行人跟踪前，先用行人检测的结果为跟踪器初始化跟踪目标位置。在优选的实施例中，所述行人跟踪模块针对运动目标设置跟踪框，步骤S3中，进行行人跟踪时，利用前景检测的结果，在跟踪目标出现的尺度变化时对跟踪框的尺度进行调整。在更优选的实施例中，预设不同尺度的跟踪框，以便在跟踪目标出现尺度变换时，及时根据跟踪目标大小变化调整跟踪框。在优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种行人实时检测与跟踪方法，其特征在于,包括以下步骤：S1、通过背景建模模块进行前景检测，对前景检测的结果进行处理后找出动态目标所在的区域；S2、通过行人检测模块对动态目标所在的区域进行行人检测；S3、通过行人跟踪模块用行人检测的结果进行行人跟踪，其中对行人跟踪的过程出现的跟踪漂移利用前景检测的结果及时进行校正。

【技术特征摘要】
1.一种行人实时检测与跟踪方法，其特征在于,包括以下步骤：S1、通过背景建模模块进行前景检测，对前景检测的结果进行处理后找出动态目标所在的区域；S2、通过行人检测模块对动态目标所在的区域进行行人检测；S3、通过行人跟踪模块用行人检测的结果进行行人跟踪，其中对行人跟踪的过程出现的跟踪漂移利用前景检测的结果及时进行校正。2.如权利要求1所述的行人实时检测与跟踪方法，其特征在于,所述行人跟踪模块针对运动目标设置跟踪框，步骤S3中，利用对行人的先验知识，通过运动目标在跟踪框中的占比来进行跟踪漂移的校正。3.如权利要求2所述的行人实时检测与跟踪方法，其特征在于,步骤S3中，进行行人跟踪时，根据运动目标在跟踪框中的前景占比来判断是否发生跟踪漂移，并在判断发生跟踪漂移时向预设的前景占比最合适的区域进行校正。4.如权利要求3所述的行人实时检测与跟踪方法，其特征在于,计算前景占比时，根据与跟踪框中心位置的距离赋予不同权重，离中心越近权重越高。5.如权利要求3所述的行人实时检测与跟踪方法，其特征在于,步骤S3中，进行行人跟踪前，先用行人检测的结果为跟踪器初始化跟踪目标位置。6.如权利要求1至5任一项所述的行人实时检测与跟踪方法，其特征在于,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭振华，沈元，陈友斌，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44