利索能及
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专利号: 2021103116635
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高速服务区密集行人检测方法,包括以下步骤:Step1:构建COCO格式的高速服务区密集行人数据集;根据密集行人检测的需求,准备符合要求的行人训练集M及相对应的mask文件,导入pycococreate‑master工具包,并添加COCO格式的数据信息,编译后得到的JSON文件即包含训练集M中所有目标的坐标,符合训练需要;同法制作验证数据集V;

* * * * * *

Step2:采用特征图分割思想,以l ,t ,r,b四个参数将特征图分割为四个部分,L ,t ,* *

r,b四个参数分别代表中心点到上下左右四条边的距离,计算公式如下;

其中,(x,y)代表目标中心点的坐标,(x0,y0)代表检测框左下角的边界点坐标,(x1,y1)代表检测框右上角的边界点坐标;完成特征图分割后,再随机组合这四个部分的图像,完成目标信息集成;集成过程如下;

P表示图像经分割或组合后的部分,如左‑右(l/r)、下‑上(b/u)和comb(l/r与b/u的组合),*为卷积操作;再将组合后的图像信息送入maxout单元中,由于该函数是非线性的,所以可使网络逼近任意的函数;取max可融合 和 的信息,从而生成同样大小的 公式如下;

这种分割特征图的做法,利用了横向空间上的空间不变性,从而揭示不同方向上的语义关系;在复杂的场景下,尤其是行人检测时,经常发生目标对象被另一目标对象遮挡的情况,那么通过左右上下模板筛选出来的特征会更符合真实场景,选取出的候选区域也更可信,且能增强目标跟踪的抗遮挡性;

Step3:采用基于FPN的多尺度检测策略,在每个特征层加以回归区间的限定;具体做法* * * *

为:以参数mi作为特征层i的最大距离,仅当一个位置(x,y)同时满足max(l ,t ,r ,b)<mi* * * *

及max(L ,t,r ,b)>mi‑1两个条件时,才将其视为特征层i的正样本,送入网络结构进行回归;

再分别取mi的值为0、64、128、256、512、+∞,形成5个区间,并在5个特征层上进行尺寸的限制;当同一区间内有目标发生重叠时,选取最小区域作为回归目标;五个特征层分别对应P3、P4、P5、P6、P7,其中P3、P4、P5由主干CNNs网络的特征层C3、C4、C5经过一个1*1的卷积得到,而P6、P7则是接着P5进行了步长为2的卷积操作得到;最终再对这五个尺度做逐像素回归;

Step4:对FCOS算法使用的损失函数进行优化;原损失函数包含分类Loss和回归Loss,公式如下;

其中,cls表示分类Loss,使用的是Focal Loss,公式如下;

γ

FL(pt)=‑αt(1‑pt) log(pt),Lreq表示回归Loss,原算法使用的是IoU Loss;

但IoU函数仅关注两个目标的重叠程度,当两个目标不相交时,即A∩B=0时,IoU的值永远等于0,无法反映两个目标之间的距离变化;基于以上结论,将IoU Loss优化为GIoU Loss,公式如下;

Lreg=LGIoU=1‑GIoU    (4‑7)其中, 表示目标1的检测框左下角边界点的坐标, 表示目标p的检测框右上角边界点的坐标;同理, 表示目标g的检测框左下角边界点的坐标, 表示目c

标2的检测框右上角边界点的坐标;A表示目标p和目标g的最小闭包区域面积;

优化后,Lreg的取值会随着两个目标之间的距离增大而递减,能更好地反映两个目标之间的重合情况;通过特征图分割及损失函数的优化,很大程度上解决了FCOS算法对于密集目标检测效果不佳的问题,提高了服务区行人检测精度。