[AI開發]目標跟蹤之計數

基於視頻結構化的應用中，目標在通過跟蹤算法後，會獲得一個惟一標識和它對應的運動軌跡，利用這兩個數據咱們能夠作一些後續工做：測速（交通類應用場景）、計數（交通類應用場景、安防類應用場景）以及行爲檢測（交通類應用場景、安防類應用場景）。我會寫三篇文章依次介紹這三個主題。

（1）目標跟蹤之速度計算

（2）目標跟蹤之計數

（3）目標跟蹤之行爲檢測

後面會陸續添加連接。

本篇文章以交通類應用場景爲例，介紹車輛斷面計數方法。

 

人工計數方式

設想一個場景，你蹲在地下通道旁邊，要統計穿過這條通道最近5分鐘的人流量，你實際的作法是什麼？目光是停留在一我的身上，從TA進入通道直到離開嗎？固然不是，由於這樣的話你根本沒有那麼多雙眼睛。正常人會在通道中某個位置想象出來一條虛擬分界線，目光緊盯這條線附近區域便可，有人跨線計數就加一。他們是不會關注這條直線兩邊稍遠區域的目標，由於那裏有什麼、有多少目標都不會影響最終的計數結果。

如上圖，對於A區域和B區域範圍內的目標，觀察者是不須要考慮的，只有通過黃色虛擬計數線的目標纔會歸入計數範疇。在A和B區域出現的目標停留、調頭等都不影響最終的計數結果。

 

自動計數原理

自動計數原理其實跟人工計數一致，計數算法應該一樣假設出一條虛擬的分界線，目標穿過這條虛擬的分界線時，總計數加一。前面提到過，目標通過跟蹤算法處理後，會獲得一個惟一目標標識和對應的運動軌跡座標點集合，經過這兩個數據能夠很快判斷某個目標是否穿越某條直線。2D平面中判斷一個點（X,Y）在一條直線（X1, Y1）（X2, Y2）左側仍是右側的算法很簡單，下面是對應代碼：

 1 // check if point at one side of line
 2 bool LeftOfLine(Point p, Point p1, Point p2)
 3 {
 4     if (p1.X == p2.X)
 5     {
 6         return p.X < p1.X;
 7     }
 8 
 9     if (p1.Y == p2.Y)
10     {
11         return p.Y < p1.Y;
12     }
13 
14     if (p2.X < p1.X)
15     {
16         Point tmp = p2;
17         p2 = p1;
18         p1 = tmp;
19     }
20 
21     int ret = (p2.Y - p.Y) * (p2.X - p1.X) - (p2.Y - p1.Y) * (p2.X - p.X);
22     return ret < 0;
23 }    

上面代碼能夠判斷點P是否在P1和P2組成直線的左側，若是是返回True，不然返回False。（直線左側和右側並不太恰當，在實際使用過程當中，若是P1和P2已經肯定，該方法返回True表明點在直線的一側，返回False表明點在直線的另外一側）。目標剛出現時，咱們經過以上方法判斷它在直線的某一側（方法返回結果爲A），目標在移動過程當中，會不斷獲得新的位置點（軌跡點集合中最新的一點），咱們仍是經過以上方法來判斷目標在直線的某一側（方法返回結果爲B），若是A!=B，說明目標跨越了直線，此時計數應該加一。已經參與計數的目標設置一個Flag，後面再也不參與計數邏輯。

下面給出5種狀況，說明自動計數邏輯中，目標參與計數和不參與計數的規則：

（1）理想狀況下，目標從監控畫面底部P1進入時，便可被檢測算法檢測到，並被跟蹤算法跟蹤到，以後連續跟蹤，直到離開監控區域，從P2處消失。目標跨域虛擬計數線（圖中紅色虛線），計數生效。

（2）檢測算法準確性不高，目標到特定位置P1才被檢測到，直到離開監控區域，從P2處消失。目標跨域虛擬計數線，計數生效。

（3）檢測算法準確性不高，目標還未跨越虛擬計數線就不能被檢測到了。計數不生效。

（4）檢測算法準確性不高，或者跟蹤算法準確性不高，目標雖然被跟蹤到，可是跟蹤到的軌跡並非連續的，而且軌跡恰好在虛擬計數線那裏斷掉了。計數不生效。

（5）檢測算法準確性不高，目標軌跡沒有跨域虛擬計數線，這個狀況跟（3）一致。

注意，以上舉例都是假設目標從監控畫面底部進入視野（去向），當目標從監控畫面頂部進入視野時（來向），狀況相似。

 

影響自動計數準確性的因素

根據前面的討論，其實影響自動計數準確性的因素很好概括：

（1）檢測算法準確性。目標若是還未跨越虛擬計數線時，檢測算法就檢測不到該目標了，那麼計數確定丟失；

（2）跟蹤算法準確性。跟蹤算法效果很差時，目標軌跡不連續，極可能恰好在虛擬計數線那裏斷掉；

（3）虛擬計數線的位置。虛擬計數線不能太遠，不少檢測算法對遠處的小目標檢測效果不理想；固然也不能太近，咱們在計數時，爲了過濾錯誤的檢測目標，要求必須保證目標軌跡點的數量要大於某個值，好比目標在跨越計數線時，要求目標軌跡點集合中的點數量大於25（必須被連續跟蹤超過1秒，假設FPS爲25），若是虛擬計數線太近，目標從監控畫面下方進入時而且速度很快，那麼它不會被連續跟蹤超過1秒。

以上是目標跟蹤中關於計數的詳細說明，有問題留言私信皆可。