技術專欄 關於吊艙你了解多少?

2021-10-22 09:35:04 字數 1483 閱讀 4181

背景及預期目標

yolo(you only look once, yolo)是乙個端到端的單階段目標檢測演算法,不需要預先提取region proposal(rcnn目標檢測系列),通過乙個網路就可以輸出:類別,置信度,座標位置,檢測速度很快,不過,定位精度相對低些,特別是密集型小目標。本專案中,我們使用yolov3,並在coco資料集上進行訓練(要達到更好的檢測效果可以根據自己的需要訓練自己的資料集)。

在目標跟蹤方面,主要有判別類和生成類兩種跟蹤方式。核相關濾波器(kernelized correlation filters, kcf)是一種典型的判別類跟蹤方法。初始化kcf時,由目標區域生成迴圈矩陣,利用迴圈矩陣在傅利葉域可對角化的性質,將空域上的卷積運算轉化為頻域上的相關運算,以此持續修正跟蹤框位置。該方法巧妙利用了迴圈矩陣對角化特性,大幅降低了計算量,提高了跟蹤的速度。

將檢測演算法融入跟蹤框架時,將檢測得到的目標框資訊(包括目標的類別,位置,尺寸及置信度等資訊)傳送給跟蹤部分,在本專案中我們設定檢測成功的閾值,即當檢測目標的類別正確且置信度大於某一閾值時,認為檢測結果可信,由當前幀轉入跟蹤狀態。

02系統框圖

系統主要在嵌入式平台上進行實現,因此採用 linux 作業系統,為了便於後續對系統的功能進行擴充套件,目前在 ros 框架下進行系統開發。主要分為資料讀入、資料處理兩部分和資料輸出三部分,在資料讀入部分,進行影象的預處理,主要將影象放縮成固定大小,進行基礎的濾波去噪,之後將影象存入自定義訊息中,並發布出去,同時,通重載入訓練好的網路,為目標識別做準備。資料處理部分主要對影象中的目標進行檢測和跟蹤,並且在某些情況下重新初始化濾波器引數,並完成對影響資料的更新,並將結果發布出去,最後通過資料輸出部分記錄結果資訊。根據所需流程,總結步驟如下:

並發布話題/camera/rgb/image_publisher;

檢測是否接收到影象話題,若是,則轉下一步;

對場景內的目標進行實時檢測,將檢測得到的目標位置資訊通過節點darknet_ros發布出去,通過事先的樣本模型訓練,可以只對特定目標物體進行檢測;

訂閱darknet_ros話題,kcf通過yolo檢測得到的目標框位置資訊進行初始化,在後續過程中目標的模型不斷更新,計算出目標相對位置的偏差x、y傳送給無人機飛控持續對目標進行跟蹤;

03、缺陷及未來規劃

1) 對視野內丟失目標的情況沒有很好的解決方法,導致無人機在丟失目標後控制出現紊亂;

2) 目標檢測結果不穩定,可以通過後續訓練自己的資料集得到極大改善;

3) 檢測結果畫面延遲,幀率有待提高。

未來規劃:

1) 進一步優化檢測演算法,處理目標丟失的問題和應對方法。

2) 未來結合多無人機協同,實現協同的目標檢測和跟蹤。

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