基于改进KCF的多目标人员检测与动态跟踪方法

作者：刘毅; 庞大为; 田煜^*

来源：工矿自动化, 2023, 49(11): 129-137.

DOI：10.13272/j.issn.1671-251x.2023080015

• 矿井
• 多目标检测
• 目标跟踪
• 核相关滤波
• SSD

针对煤矿巷道光照不足、目标尺度变化剧烈、目标容易被遮挡和矿灯干扰等因素，导致对于井下的目标检测和跟踪存在成功率和准确度低的问题，提出一种基于改进核相关滤波（KCF）算法的多目标人员检测与动态跟踪方法，为避免井下复杂环境中由于光照不均引起检测失败，在改进的KCF算法中引入SSD检测算法，以提升对多目标人员检测能力。(1)读取待跟踪视频序列，使用经过井下数据集训练后的SSD算法检测图像中的目标，若没有发现目标则继续读取下一帧。(2)将检测到的目标放入跟踪器中，对图像进行预处理，通过比较将所有的检测框按照设定的阈值进行打分，并根据分值从高到低依次排列，高分的检测结果直接输出，低分的检测结果用于滤除不良信息，以提升检测速度。(3)通过KCF跟踪预测目标M帧后清空跟踪器，再重新进行目标检测。通过检测算法和跟踪算法的叠加，保证对目标的持续跟踪能力。实验结果表明：(1)该方法最后的损失值稳定在1.675附近，检测结果较为稳定。(2)经过训练后的SSD算法识别精度较训练前的SSD算法识别精度提高了52.7%。(3)该方法对矿井人员检测成功率、跟踪准确率分别为87.9%,88.9%，均高于其他4种算法（KCF、CSRT、TLD及MIL）的检测成功率、跟踪准确率。(4)该方法在重叠阈值较低时具有较高成功率，直至重叠阈值大于0.8时，成功率大幅下降，这是因为矿井中环境多样，想要完全符合标注的框有一定难度。实际应用结果表明：在井下煤矿巷道光照不足、目标尺度变化剧烈、容易被遮挡和受矿灯干扰等复杂环境中，该方法具有较高的适用性。

• 单位
  中国矿业大学（北京）