目标检测中滑动窗口的优化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种目标检测中滑动窗口的优化方法及系统。其中，优化方法包括如下步骤：摄取车行前方的图像；获取待检测目标的实际高度和在所摄图像中的位置；根据所述待检测目标在图像中的位置、待检测目标的实际高度、以及预先标定的摄像机内参和外参，确定用于检测所述待检测目标的滑动窗口在该位置的预测像素高度。由于视觉上图像中近处的物体会大于远处的物体，所以本发明专利技术对近处采用尺寸相对较大的滑动窗口，远处采用尺寸相对较小的滑动窗口，这样，不仅降低了误检率，而且避免了现有技术中由于多尺度检测模型的影响使某些预测框不稳定的情况，本发明专利技术可以得到与目标位置更吻合的预测框，提高了检测精度。

【技术实现步骤摘要】
目标检测中滑动窗口的优化方法及系统
本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种目标检测中滑动窗口的优化方法及系统。
技术介绍
目前，我国汽车的使用量大大增加，并且随着网购浪潮的兴起，诸如快递送货车、送外卖的摩托车等的使用量也在非常迅速地增长，与此同时交通事故的发生率也大大增加了，于是先进辅助驾驶系统(ADAS)成为近年来的研究热点，目的就是减少交通事故的发生以及保护驾驶员的安全。而目标检测与识别又是ADAS中的核心模块，因此目标检测与识别算法正在非常迅速地发展。针对中国的复杂交通环境，各种目标如：行人、非机动车辆、以及快递车辆等，都是建立ADAS需要的且必不可少的信息，并且对于这些目标的检测是减少事故发生率的有效方案。近年来在车载视觉目标检测方面，检测算法层出不穷，也都具有一定的检测精度，例如SubCat,caffe-ssd,Faster-RCNN等，但是由于车载环境的复杂性，包括：车载环境的光照变化比较明显、图像中的检测目标在自身车辆行驶过程中容易产生畸变、目标的尺度大小多种多样、以及检测图像的分辨率较低等，这些问题都会对目标检测算法产生一些影响，即误检、漏检增多。另外，对于ADAS，单单只有检测目标还是不够的，还需要知道目标距离自身车辆的距离，以及该目标相对于自身车辆的相对速度，这些信息对于保护行人、非机动车主等的安全是必不可少的，而要获取这些信息就必须使得检测框能够标定准确。最近比较优秀的传统目标检测算法都是采用多尺度的特征信息，目的就是检测图像中不同尺度的目标，但这也造成了一定的问题，在多尺度的金字塔特征信息当中，许多滑动窗口中的目标信息并不满足成像的几何关系，因此导致最后形成的检测框的位置不准确，漏检和误检也增多，从而影响ADAS中的测速测距结果的精度。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种目标检测中滑动窗口的优化方法及系统，用以解决由于现有滑动框误检率高而导致的预测框位置不准确的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一个方面，本专利技术提供了一种目标检测中滑动窗口的优化方法，该方法包括如下步骤：摄取车行前方的图像；获取待检测目标的实际高度和在所摄图像中的位置；根据所述待检测目标的实际高度、在图像中的位置、以及预先标定的摄像机内参和外参，确定用于检测所述待检测目标的滑动窗口在该位置的预测像素高度根据所述预测像素高度并利用预先训练的各训练目标的预测像素高度与实际高度之间的相对误差，确定所述滑动窗口的实际像素高度h滑动窗。进一步地，上述目标检测中滑动窗口的优化方法中，所述确定滑动窗口的实际像素高度h滑动窗步骤进一步为：其中，预先训练的各标定目标的预测像素高度与实际高度之间的相对误差满足正态分布，μ为相对误差的均值。进一步地，上述目标检测中滑动窗口的优化方法中，所述确定用于检测待检测目标的滑动窗口在该位置的预测像素高度步骤进一步为：上式中，h′待检目标为待检测目标的实际高度，H为摄像机的安装高度，α为摄像机的俯仰角，v待检目标为待检目标顶端在图像中的像素纵坐标，v0为摄像机光心的纵坐标，fy为摄像机纵轴的焦距。进一步地，上述目标检测中滑动窗口的优化方法中，所述预先训练的各标定目标预测像素高度与实际高度之间的相对误差步骤进一步包括：摄取预设数量的训练目标，并获取所述训练目标的实际高度和在所摄图像中的位置；根据各训练目标的实际高度、在图像中的位置、以及预先标定的摄像机内参和外参，确定各训练目标的预测像素高度计算各训练目标的预测像素高度和实际高度之间的相对误差；对计算得到的所有训练目标的相对误差进行统计拟合，确定满足正态分布的相对误差的均值μ。进一步地，上述目标检测中滑动窗口的优化方法中，所述确定各训练目标的预测像素高度步骤进一步为：上式中，h′训练目标为训练目标的实际高度，为训练目标的预测像素高度，H为摄像机的安装高度，α为摄像机的俯仰角，v训练目标为训练目标顶端的像素纵坐标，v0为摄像机光心的纵坐标，fy为摄像机纵轴的焦距。进一步地，上述目标检测中滑动窗口的优化方法中，所述计算各训练目标的预测像素高度和实际高度之间的相对误差e进一步为：进一步地，上述目标检测中滑动窗口的优化方法中，所述预先标定的摄像机的外参进一步为：上式中，D为标定目标到摄像机在地面上投影的距离，H为摄像机的安装高度，h为标定目标的实际高度，v1为标定目标顶端在图像中的像素纵坐标，v2为标定目标底端在图像中的像素纵坐标，α为摄像机的俯仰角。本专利技术利用摄像机成像原理的几何关系，通过滑动窗口所在的位置概率来修正滑动窗口的大小式，由于视觉上图像中近处的物体会大于远处的物体，所以本实施例中，对近处采用尺寸相对较大的滑动窗口，远处采用尺寸相对较小的滑动窗口，这样，不仅降低了误检率，而且避免了现有技术中由于多尺度检测模型的影响使某些预测框不稳定的情况，本专利技术可以得到与目标位置更吻合的预测框，不仅保证了检测结果的稳定性，而且也提高了检测精度。另一方面，本专利技术还提出了一种目标检测中滑动窗口的优化系统，该系统包括：摄取模块，用于摄取车行前方的图像；获取模块，用于获取待检测目标的实际高度和在所摄图像中的位置；计算模块，用于根据所述待检测目标在图像中的位置、待检测目标的实际高度、以及预先标定的摄像机内参和外参，确定用于检测所述待检测目标的滑动窗口在该位置的预测像素高度确定模块，用于根据所述预测像素高度并利用预先训练的各训练目标的预测像素高度与实际高度之间的相对误差，确定所述滑动窗口的实际像素高度h滑动窗。进一步地，上述目标检测中滑动窗口的优化系统中，，所述确定模块用于：确定滑动窗口的实际像素高度其中，预先训练的各标定目标的预测像素高度与实际像素高度之间的相对误差满足正态分布，μ为标定目标相对误差的均值。进一步地，上述目标检测中滑动窗口的优化系统中，所述计算模块还用于：摄取预设数量的训练目标，并获取所述训练目标的实际高度和在所摄图像中的位置；根据各训练目标的实际高度、在图像中的位置、以及预先标定的摄像机内参和外参，确定各训练目标的预测像素高度计算各训练目标的预测像素高度和实际高度之间的相对误差；对计算得到的所有训练目标的相对误差进行统计拟合，确定满足正态分布的相对误差的均值μ。由于本优化系统与上述优化方法原理相同，所以也具有上述优化方法相同的技术效果。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例中对摄像机内外参进行标定的车载摄像机模型几何关系原理图；图2为本专利技术实施例中目标为行人时的相对误差拟合结果示意图；图3为本专利技术实施例中目标为非机动车辆时的相对误差拟合结果示意图；图4为本专利技术实施例提供的目标检测中滑动窗口的优化方法的流程图；图5(a)为采用本专利技术实施例中提供的滑动窗口进行检测的效果图；图5(b)为采用本专利技术实施例中提供的滑动窗口进行检测的又一效果图；图6为本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种目标检测中滑动窗口的优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：摄取车行前方的图像；获取待检测目标的实际高度和在所摄图像中的位置；根据所述待检测目标的实际高度、在所摄图像中的位置、以及预先标定的摄像机内参和外参，确定用于检测所述待检测目标的滑动窗口在该位置的预测像素高度

【技术特征摘要】
1.一种目标检测中滑动窗口的优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：摄取车行前方的图像；获取待检测目标的实际高度和在所摄图像中的位置；根据所述待检测目标的实际高度、在所摄图像中的位置、以及预先标定的摄像机内参和外参，确定用于检测所述待检测目标的滑动窗口在该位置的预测像素高度根据所述预测像素高度并利用预先训练的各训练目标的预测像素高度与实际高度之间的相对误差，确定所述滑动窗口的实际像素高度h滑动窗。2.根据权利要求1所述的目标检测中滑动窗口的优化方法，其特征在于，所述确定滑动窗口的实际像素高度h滑动窗步骤进一步为：上式中，预先训练的各标定目标的预测像素高度与实际高度之间的相对误差满足正态分布，μ为相对误差的均值。3.根据权利要求1所述的目标检测中滑动窗口的优化方法，其特征在于，所述确定用于检测待检测目标的滑动窗口在该位置的预测像素高度步骤进一步为：上式中，h′待检目标为待检测目标的实际高度，H为摄像机的安装高度，α为摄像机的俯仰角，v待检目标为待检目标顶端在图像中的像素纵坐标，v0为摄像机光心的纵坐标，fy为摄像机纵轴的焦距。4.根据权利要求2所述的目标检测中滑动窗口的优化方法，其特征在于，所述预先训练的各标定目标预测像素高度与实际高度之间的相对误差步骤进一步包括：摄取预设数量的训练目标，并获取所述训练目标的实际高度和在所摄图像中的位置；根据各训练目标的实际高度、在图像中的位置、以及预先标定的摄像机内参和外参，确定各训练目标的预测像素高度计算各训练目标的预测像素高度和实际高度之间的相对误差；对计算得到的所有训练目标的相对误差进行统计拟合，确定满足正态分布的相对误差的均值μ。5.根据权利要求4所述的目标检测中滑动窗口的优化方法，其特征在于，所述确定各训练目标的预测像素高度步骤进一步为：上式中，h′训练目标为训练目标的实际高度，为训练目标的预测像素高度，H为摄像机的安装高度，α为摄像机的俯仰角，v训练目标为训练目标顶端的像素纵坐标，v0为摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐国庆，李寒松，苏帅，张令川，魏宁，张立平，
申请(专利权)人：北京华航无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11