1.高速服务区车位识别方法,包括以下步骤:
Step 1:构建高速服务区停车场数据集M,训练数据集T,验证数据集V,标注车辆类别数C,训练数据批次大小batch,训练批次数batches,学习率l_rate,训练数据集T与验证数据集V之间的比例系数ζ;
其中:V∪T=M,C∈N+,ζ∈(0,1),batches∈N+,l_rate∈N+,batch∈N+,表示图像的高和宽,r表示图像的通道数;
Step 2:确定待训练的一阶段目标检测模型,设卷积神经网络深度为L,网络卷积层卷积核集合G,网络输出层采用全连接方式,其卷积核集合A,网络特征图集合U, 表示第l层网络中第k个特征图 对应的网格数量,锚点集合M,具体包括:其中: 分别表示第l层网络对应的卷积核、特征图和锚点的高、宽、维度; 表示第l层网络卷积核的填充大小, 表示第l层网络卷积步长,f表示卷积神经元的激励函数,Θ表示选取的输入特征,Λ∈N+表示第l层网络的锚点总数,Ξ∈N+表示输出层节点总数,Φ∈N+表示第l层网络特征图总数,Δ∈N+表示第l层卷积核的总数;
Step 3:设计参数自适应的焦点损失函数,具体包括:
其中:
表示第l层网络上第i个网格中第j个锚点在图像tk的车辆样本与停车场背景样本置信度的损失函数;同理, 表示车辆预测框的损失函数, 表示车辆类别的损失函数,λ∈Q为损失函数 参数; 和 分别表示车辆目
标和停车场背景目标的损失函数,具体如下所示:
表示第l层网络上第i个网格中第j个锚点预测的前景车辆概率值,同理,表示相对应的停车场背景概率值; 分别表示第l层网络上第i个网格中第j个锚点的预测框中心点横坐标和纵坐标,同理 分别表示车辆样本标定框的中心点横坐标与纵坐标; 分别表示第l层网络上第i个网格中第j个锚点的预测框中心点到该框边界的最短欧式距离,同理 分别表示车辆样本标定框的中心点到该框边界的最短欧式距离; 表示第l层网络上第i个网格中第j个锚点预测的车辆类别预测值;
同理, 表示车辆类别的标定状态, 表示车辆样本进行预测, 表示是否对停车场背景样本进行预测,具体计算如下:其中参数α∈(0,1);iouj表示锚点mj在第i个网格中锚点框与车辆标定框的交叠率,miou表示最大交叠率;
Step 4:利用Step 3中的一阶段目标检测算法模型的损失函数,对模型进行梯度下降法训练,直至模型收敛;在系统运行阶段,利用一阶目标检测模型提取网络特征值,并基于K-means聚类方法确定锚点,设置车位总数为sum∈N+,输出当前视频监测区域的目标检测车辆数num∈N+,则空余车位s_num=sum-num。