【摘要】：利用視頻追蹤行人的運動軌跡,在公共安全領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。但是,行人的活動范圍往往跨越多個攝像機視野,同時在視頻中表現(xiàn)出運動自由度高、易受環(huán)境影響等特點,現(xiàn)有的跨攝像機行人自適應(yīng)跟蹤方法難以滿足實際應(yīng)用需求。因此,跨攝像機行人跟蹤成為當(dāng)前的研究熱點。本文主要研究跨攝像機行人跟蹤方法,包括行人檢測、運動目標(biāo)跟蹤和行人再識別等部分,同時設(shè)計并實現(xiàn)了跨攝像機行人跟蹤軟件。具體工作如下:在行人檢測方面,實現(xiàn)了基于HOG特征的行人檢測方法與基于Faster R-CNN的行人檢測方法,并使用Caltech數(shù)據(jù)集對這兩種方法進行評測,從特征提取效率、行人檢測效率與準(zhǔn)確性等方面進行對比分析。實驗結(jié)果表明,前者在運算效率尤其是特征提取效率方面占優(yōu),而后者在準(zhǔn)確性上表現(xiàn)更佳。在運動目標(biāo)跟蹤方面,提出了一種改進的ECO跟蹤方法。該方法針對ECO跟蹤方法在目標(biāo)旋轉(zhuǎn)、發(fā)生遮擋等場景下易出現(xiàn)跟蹤框漂移的問題,提出了一種跟蹤效果在線評估方法,并基于評估優(yōu)化了濾波器的更新策略。首先,基于高效卷積操作融合HOG特征與多通道顏色特征,并對特征矩陣進行降維處理;然后,將特征矩陣送入濾波器進行相關(guān)運算,搜索相關(guān)性最大的區(qū)域,定位運動目標(biāo);最后,基于相關(guān)響應(yīng)分布評估當(dāng)前幀的跟蹤效果,并根據(jù)評估結(jié)果監(jiān)督相關(guān)濾波器的更新。在OTB-50和OTB-100數(shù)據(jù)集上的對比實驗表明,該方法的跟蹤準(zhǔn)確率分別達到88.4%和84.7%,成功率分別達到84.1%和77.8%,在強光、遮擋、旋轉(zhuǎn)等多種場景下性能均有提升,魯棒性較好。在行人再識別方面,提出了一種基于角度匹配與部件分割的行人再識別方法。該方法針對傳統(tǒng)基于部件的行人再識別方法角度適應(yīng)性較差的問題,在人體部件分割與特征融合環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化。首先,使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)人體關(guān)鍵點提取、部件分割與角度分析;然后,基于人體角度將查詢樣本與候選圖像進行匹配,在不同的匹配關(guān)系下分別訓(xùn)練特征融合網(wǎng)絡(luò);最后,使用三元組損失函數(shù)進行度量學(xué)習(xí),得到適用于行人再識別的網(wǎng)絡(luò)模型。在Market-1501數(shù)據(jù)集上的對比實驗表明,該方法的1選識別正確率(Rank-1)和平均精度(mAP)分別達到87.85%和70.62%,準(zhǔn)確性較高。在軟件設(shè)計與實現(xiàn)方面,通過分析軟件功能需求,以Matlab2016為開發(fā)平臺,使用Caffe作為深度學(xué)習(xí)框架,設(shè)計并實現(xiàn)了跨攝像機行人跟蹤軟件,軟件具有行人檢測、運動目標(biāo)跟蹤、行人再識別與跨攝像機行人連續(xù)跟蹤等功能。
【學(xué)位授予單位】：中國人民公安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;D918.2
【圖文】：

機下行人的檢測與跟蹤功能。1.3.2 結(jié)構(gòu)安排本文共分為五章，其組織結(jié)構(gòu)如圖1.1 所示，論文各章節(jié)安排如下：圖 1.1 本文組織結(jié)構(gòu)圖第一章，概述跨攝像機行人跟蹤的研究背景與現(xiàn)實意義，介紹行人檢測、運動目標(biāo)跟蹤與行人再識別的研究現(xiàn)狀。

行人檢測方法，需要經(jīng)歷訓(xùn)練與檢測兩個基本環(huán)節(jié)來實現(xiàn)行人檢測——首先讓算法從已有的數(shù)據(jù)集中“學(xué)會”什么是行人，即“訓(xùn)練環(huán)節(jié)”；然后讓算法在新的圖像中檢索出行人，即“檢測環(huán)節(jié)”，如圖2.1 所示。圖 2.1 行人檢測的基本環(huán)節(jié)示意圖在訓(xùn)練環(huán)節(jié)，算法通過訓(xùn)練分類器來獲得對候選目標(biāo)的判別能力。這一環(huán)節(jié)包含三個步驟：首先構(gòu)建訓(xùn)練集。訓(xùn)練集由經(jīng)過預(yù)處理的圖像組成，包括正樣本與負(fù)樣本。正樣本為已經(jīng)裁剪好的單一行人目標(biāo)，而負(fù)樣本為包含行人部分身體或其他物體的圖像。然后對圖像進行特征提取�；谥付ㄌ卣髯�，將訓(xùn)練集中的圖像轉(zhuǎn)換到預(yù)定的特征空間。

由上述流程可知，基于人工特征的行人檢測方法通常包括圖像預(yù)處理、候選區(qū)域提取、特征提取、判別分類、結(jié)果輸出等步驟，如圖2.2 所示。圖 2.2 基于人工特征的行人檢測方法實現(xiàn)流程圖2.1.1 HOG 特征HOG（Histogram of Oriented Gradient）特征又稱方向梯度直方圖特征，于 2005 年由Dalal 等人提出，旨在實現(xiàn)對人體外觀與形態(tài)的更好表達。HOG 特征的本質(zhì)為在密集網(wǎng)格上描述圖像梯度方向的局部直方圖。圖像中HOG 特征的提取可分為以下五個步驟，如圖2.3 所示。

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