夜间多场景的邻近感知实时行人检测算法

目的 行人检测是自动驾驶、监控安防等领域的关键技术，为了解决目标检测算法在夜间复杂场景以及遮挡情况下造成的行人检测精度降低的问题，本文提出将低光增强算法（low-light image enhancement）添加到夜间行人检测任务中进行联合训练，并引入邻近感知模块（nearby objects hallucinator,NOH），提出了一种改进的夜间监控场景下的邻近感知行人检测算法（nearby-aware surveillance pedestrian detection algorithm,NSPDet）。方法 为了提升夜间检测行人的准确率，在基线模型中加入低光增强模块（zero-reference deep curve estimation,Zero-DCE）。为了降低密集人群、遮挡造成的漏检、误检，利用NOH建模周围行人分布信息，提出了行人检测头（PedestrianHead）。为了减少模型参数，提升推理速度，本文利用深度可分离卷积将模型进行轻量化。结果 在NightSurveillance数据集上进行3组消融实验，相比基线模型YOLOX(exceeding YOLO (yo...     

自动驾驶场景的尺度感知实时行人检测

目的 行人检测是目标检测中的一个基准问题,在自动驾驶等场景有着较大的实用价值,在路径规划和智能避障方面发挥着重要作用。受限于现实的算法功耗和运行效率,在自动驾驶场景下行人检测存在检测速度不佳、遮挡行人检测精度不足和小尺度行人漏检率高等问题,在保证实时性的前提下设计一种适合行人检测的算法,是一项挑战性的工作。方法 本文旨在解决自动驾驶场景中耗时长、行人遮挡和小尺度行人检测结果精度低的问题,提出了一种尺度注意力并行检测算法（scale-aware and efficient object detection,Scale-aware EfficientDet）：在特征提取与检测中使用了EfficientDet的主干网络,保证算法效率和功耗的平衡;在行人遮挡方面,为了提高模型对遮挡现象的检测精度,引入了可以增强行人与其他物体之间特征差异的损失函数;在提高小目标行人检测精度方面,采用scale-aware双路网络算法来增加对小目标行人的检测精度。结果 本文选择Caltech行人数据集作为对比数据集,选取YOLO（you only look once）、YOLOv3、SA-FastRCNN（scale-aware fast region-based convolutional neural network）等算法进行对比,在运行效率方面,本文算法在连续输入单帧图像的情况下达到了35帧/s,多图像输入时达到了70帧/s的工作效率;在模型精度测试中,本文算法也略胜一筹。本文算法应用于2020年中国智能汽车大赛中,在安全避障环节皆获得满分。结论 本文设计的尺度感知的行人检测算法,在EfficientDet高性能检测器的基础上,通过结合损失函数、scale-aware双路子网络的改进,进一步提升了本文检测器的鲁棒性。     

A crosswalk pedestrian recognition system by using deep learning and zebra-crossing recognition techniques

Pedestrian detection is essential for improving pedestrian safety in an intelligent traffic system. The efficiency of the system is affected by real-time processing and the error rate of detection. These concerns have not been completely addressed in previous studies. Therefore, this study proposes a real-time pedestrian recognition system that ensures high accuracy by using a deep learning classifier and zebra-crossing recognition techniques. The proposed system was designed to improve pedestrian safety and reduce accidents at intersections. Environmental feature vectors were first used to detect zebra crossings and to determine crossing areas. An adaptive mapping technique was then used to map the pedestrian waiting area based on the crossing area. A dual camera mechanism was used to maintain detection accuracy and improve system fault tolerance. Finally, the you-only-look-once model was used to recognize pedestrians at intersections. A system prototype was implemented to verify the feasibility of the proposed system. The results revealed that the proposed scheme outperforms the conventional histogram of oriented gradients and Haarcascade schemes.     

Pedestrian detection and tracking at crossroads

This paper presents a system that can perform pedestrian detection and tracking using vision-based techniques. A very important issue in the field of intelligent transportation system is to prevent pedestrians from being hit by vehicles. Recently, a great number of vision-based techniques have been proposed for this purpose. In this paper, we propose a vision-based method, which combines the use of a pedestrian model as well as the walking rhythm of pedestrians to detect and track walking pedestrians. Through integrating some spatial and temporal information grabbed by a vision system, we are able to develop a reliable system that can be used to prevent traffic accidents happened at crossroads. In addition, the proposed system can deal with the occlusion problem. Experimental results obtained by executing some real world cases have demonstrated that the proposed system is indeed superb.     

Directional pedestrian counting with a hybrid map-based model

Detection-based pedestrian counting methods produce results of considerable accuracy in non-crowded scenes. However, the detection-based approach is dependent on the camera viewpoint. On the other hand, map-based pedestrian counting methods are performed by measuring features that do not require separate detection of each pedestrian in the scene. Thus, these methods are more effective especially in high crowd density. In this paper, we propose a hybrid map-based model that is a new directional pedestrian counting model. Our proposed model is composed of direction estimation module with classified foreground motion vectors, and pedestrian counting module with principal component analysis. Our contributions in this paper have two aspects. First, we present a directional moving pedestrian counting system that does not depend on object detection or tracking. Second, the number and major directions of pedestrian movements can be detected, by classifying foreground motion vectors. This representation is more powerful than simple features in terms of handling noise, and can count the moving pedestrians in images more accurately.

     

改进特征与GPU加速的行人检测

目的 目前行人检测存在特征维度高、检测耗时的问题,行人图像易受到光照、背景、遮挡等影响,给实际行人检测造成了一定困难。为了提高检测准确性,减少检测耗时,针对以上问题,提出一种改进特征与GPU （graphic processing unit）加速的行人检测算法。方法 首先,采用多尺度无缩放思想,通过canny算子对所有样本进行预处理,减少背景干扰与统一归格化的形变影响。然后,针对实际视频中的遮挡问题,把图像分成头部、左臂、上身、右臂、左腿、右腿6个区域。接着选取比LBP （local binary patterns）特征鲁棒性更好的SILTP （scale invariant local ternary pattern）特征作为纹理特征,在GPU空间中并行提取;同时,分别提取6个区域的HOG （histogram of oriented gradient）特征值,结合行人轮廓在6个区域上的梯度方向分布特性,对其进行加权。最后,将提取的全部特征输出到CPU （central processing unit）,利用支持向量机（SVM）分类器实现行人检测。结果 在INRIA、NICTA数据集上进行实验,INRIA数据集上检测率达到99.80%,NICTA数据集上检测率达到99.91%,并且INRIA数据集上检测时间加速比达到12.19,NICTA数据集上达到13.49,相对传统HOG、LBP算法,检测率、时间比实现提高。结论 提出的改进HOG-SILTP特征与GPU加速的行人检测算法,能够有效表达行人信息,改善传统特征提取方式带来的耗时与形变影响,对环境变化、遮挡具有较强的鲁棒性。该算法在检测率、检测时间方面均有提高,能够实现有效、快速的行人检测,具有实际意义。     

Detection of sudden pedestrian crossings for driving assistance systems

In this paper, we study the problem of detecting sudden pedestrian crossings to assist drivers in avoiding accidents. This application has two major requirements: to detect crossing pedestrians as early as possible just as they enter the view of the car-mounted camera and to maintain a false alarm rate as low as possible for practical purposes. Although many current sliding-window-based approaches using various features and classification algorithms have been proposed for image-/video-based pedestrian detection, their performance in terms of accuracy and processing speed falls far short of practical application requirements. To address this problem, we propose a three-level coarse-to-fine video-based framework that detects partially visible pedestrians just as they enter the camera view, with low false alarm rate and high speed. The framework is tested on a new collection of high-resolution videos captured from a moving vehicle and yields a performance better than that of state-of-the-art pedestrian detection while running at a frame rate of 55 fps.     

结合对象分割的运动行人检测

目标检测大量应用于监控系统的行人检测以及人脸识别,是当前深度学习的研究热点.监督学习利用人工标注大量数据集训练出针对特定场景的行人检测器.但是人工标注方法费时费力,本文针对监督学习需要人工标注数据集的缺点,研究了一种半自动标注行人的方法.针对静止的单目摄像机拍摄的监控视频,利用光流信息提供的初始前景可能性,以及跨越时间的视觉相似性来迭代地更新初始的前景可能性,分割出运动的行人,根据分割的前景对象,提出了一种半自动标注行人的方法.实验结果显示,本文的方法可以为行人检测系统提供大量数据集,且效率上明显优于传统人工标注的方法.     

基于改进FCOS的拥挤行人检测算法

针对大规模拥挤场景视频中行人目标小、行人遮挡和行人交叠而导致的检测困难等问题,本文将逐像素预测目标检测框架—全卷积单阶段目标检测FCOS（fully convolutional one-stage object detection）应用于行人检测,提出一种改进的主干网络用于提取行人特征,通过增加尺度回归实现目标行人的多尺度检测,同时减少其他特征层检测的目标数量,进而提升行人检测的能力。在拥挤行人场景数据集CrowdHuman和小目标行人数据集Caltech上的大量实验结果表明,和目前先进的方法相比,本文的方法对行人的检测精度有所提升,特别是对于小目标行人检测。与原始FCOS算法相比,在CrowdHuman上平均精度提升接近15%,丢失率降低接近33.0%;在Caltech上的平均精度提升2%。在复杂拥挤场景下的实际应用也证明本文方法的有效性。     

联合语义的深度学习行人检测

视频行人检测是计算机视觉的一个重要应用,本文利用深度学习检测近似垂直视角的行人,但若单纯检测行人,易受与行人语义相关的行人附属属性（如背包和帽子）的干扰,容易造成误检.本文提出一种基于更快区域卷积神经网络的联合语义行人检测方法：首先调整网络模型,增强对小目标的辨别力,使其可以有效的检测行人和行人的语义属性;然后利用空间关系建立行人及其语义属性的关联,合并行人与其语义信息,并对候选行人目标进行自适应得分调整,结合行人语义属性判断候选行人目标.大量的实验表明,本文的方法精度高,速度快,具有实用价值,且检出的行人与其语义属性还可用于后续的人数统计和行人行为分析.     

第一人称视角下的社会力优化多行人跟踪

目的 多行人跟踪一直是计算机视觉领域最具挑战性的任务之一,然而受相机移动、行人频繁遮挡和碰撞影响导致第一人称视频中行人跟踪存在效率和精度不高的问题。对此,本文提出一种基于社会力模型优化的第一人称视角下的多行人跟踪算法。方法 采用基于目标检测的跟踪算法,将跟踪问题简化为检测到的目标匹配问题,并且在初步跟踪之后进行社会力优化,有效解决频繁遮挡和碰撞行为导致的错误跟踪问题。首先,采用特征提取策略和宽高比重新设置的单步多框检测器（single shot multi-box detector,SSD）,对输入的第一人称视频序列进行检测,并基于卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）模型提取行人的表观特征,通过计算行人特征相似度获得初步的行人跟踪结果;然后,进行跟踪结果的社会力优化,一是定义行人分组行为,对每个行人跟踪目标进行分组计算,并通过添加分组标识,实现同组行人在遮挡的情况下的准确跟踪;二是通过定义的行人领域,对行人分组进行排斥计算,实现避免碰撞后的准确跟踪。结果 在公用数据集ETH（eidgenössische technische hochschule）、MOT16（multi-object tracking 16）和ADL（adelaide）的6个第一人称视频序列上与其他跟踪算法进行对比实验,本文算法的运行速度达到准实时的20.8帧/s,同时相比其他准实时算法,本文算法的整体跟踪性能MOTA（multiple object tracking accuracy）提高了2.5%。结论 提出的第一人称视频中社会力优化的多行人跟踪算法,既能准确地在第一人称场景中跟踪多个行人,又能较好地满足实际应用需求。     

基于双域自注意力机制的行人属性识别

针对行人属性识别任务中不同属性对特征粒度和特征依赖性的需求不同的问题,提出了一种基于由空间自注意力机制和通道自注意力机制组成的双域自注意力机制的行人属性识别模型。首先,使用ResNet50作为骨干网络,提取出具有一定语义信息的特征;然后将得到的特征分别输入到双分支网络中,提取具有空间依赖性与语义相关性的自注意力特征以及整体性信息的全局特征;最后,融合双分支的特征,并利用批归一化（BN）和加权损失的策略降低行人属性样本不平衡的影响。在两个行人属性数据集PETA和RAP上的实验结果表明,所提出的模型比基准模型的平均准确率指标分别提高了3.91个百分点和4.05个百分点,在已提出的行人属性识别模型中具有较强的竞争力。基于双域自注意力机制的行人属性识别方法可在监控场景下对行人进行结构化描述,提高行人分析和检索等任务的准确度和效率。     

基于候选区域和并行卷积神经网络的行人检测

针对行人在部分自然场景图像中所占比例较小（以下简称小目标）,提取的特征容易丢失,检测准确率低的问题,提出基于候选区域和并行卷积神经网络（Parallel Convolutional Neural Network,PCNN）的行人检测方法。对于候选区域提取部分,改进了选择性搜索,使其更符合行人这一类别的候选区域提取;利用Edge Boxes对选择性搜索提取的大量预候选区域进行过滤,最终得到数量少、质量高的候选区域。在利用卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）进行特征提取时,针对深层卷积神经网络能够提取到更丰富更抽象的高层特征,但同时对于小目标容易造成特征丢失的问题,加入浅层网络组成并行卷积神经网络（Parallel Convolutional Neural Network,PCNN）提取深、浅层特征输出。最后将所提方法应用于行人检测,实验结果表明,所提方法对于小目标的检测准确率有较好的提升。     

一种基于多特征和机器学习的分级行人检测方法

针对单幅图像中的行人检测问题,提出了基于自适应增强算法(Adaboost)和支持向量机(Support vector machine, SVM)的两级检测方法, 应用粗细结合的思想有效提高检测的精度.粗级行人检测器通过提取四方向特征(Four direction features, FDF)和GAB (Gentle Adaboost)级联训练得到,精密级行人检测器用熵梯度直方图(Entropy-histograms of oriented gradients, EHOG)作为特征, 通过支持向量机学习得到.本文提出的EHOG特征考虑到熵, 通过分布的混乱程度描述,具有分辨行人和类似人的物体能力. 实验结果表明,本文提出的EHOG、粗细结合的两级检测方法能准确地检测出复杂背景下不同姿势的直立行人, 检测精度优于以往Adaboost方法.     

基于Codebook背景建模的视频行人检测

针对视频序列,Codebook背景建模算法能检测出其中的运动物体,但却无法识别行人.而大部分基于支持向量机(SVM)训练的行人分类器,需要通过滑动窗口遍历图像检测行人.为加快行人检测的速度,提出将传统的行人分类器融入到Codebook背景建模算法中,通过背景建模算法为行人检测提供候选区域,减少搜索范围,降低了行人误检率;并根据行人的特点,构建临时块模型定期将满足条件的前景区域更新到背景模型中,解决了Codebook背景建模算法不能应对光照突变的问题.实验结果表明:所提算法能应对光照突变所带来的干扰,实现视频行人实时检测.     

基于情景记忆的运动小目标行人检测神经网络

从视觉场景中可靠地检测小目标行人对象是构建未来人工智能视觉系统的重要基础。由于运动小目标的视感尺寸小且纹理特征模糊,导致现有的传统行人目标检测方法难以应对。针对该问题,基于蝗虫视觉系统的神经结构特性,借助人类大脑内侧颞叶（MTL）情景记忆认知机理,提出一种适用于运动小目标行人检测的人工视觉神经网络（STPDNN）模型。所提出的神经网络包括两部分：突触前和突触后子网络。其中,突触前网络模拟蝗虫视觉系统加工处理视觉信号的神经机理,获得表征目标对象低阶特征的视觉运动线索;突触后网络从低阶视觉信号中提取出行人目标的情景记忆高阶信息,以实现对运动目标的偏好性响应。系统性的实验结果表明,提出的STPDNN可有效检测视觉场景中的运动小目标行人对象。该研究工作涉及生物视神经机理启发的行人目标动态视觉信息加工处理,可为智能视频监控中的行人检测识别与运动行为分析提供新思想、新方法。     

面向监视视频实时分析的快速行人检测方法

为解决监视视频实时分析应用中行人检测效率低的问题,提出一种快速行人检测方法。首先,采用运动侦测方法提取运动区域,并结合行人检测要求对运动区域进行尺寸扩展、归一化和拼接操作;然后,在拼接图像上结合积分图快速提取各运动区域的Haar特征,并采用双支持向量机实现快速的特征分类;最后,结合包围盒相交策略进行帧间滤波,降低行人误检现象。实验表明,本文方法不仅可以实时检测行人目标,而且检测错误率低于现有主流方法。     

改进GA-PSO优化SVM的行人检测算法

针对当前对于行人检测的准确率和检测效率的要求越来越高,提出一种GA-PSO算法对于支持向量机（SVM）参数优化的行人检测方法。首先,针对梯度直方图特征描述子的维数高、提取速度慢,使用PCA对其进行降维处理;以SVM算法作为分类器,为避免传统单核支持向量机算法检测率低的情况出现,以组合核函数作为分类器核函数,并设置松弛变量,引进惩罚因子,结合遗传算法（GA）和改进权重系数的粒子群算法（PSO）进行组合系数和参数的优化与选择,根据优化后的参数构成最终的SVM分类器进行行人检测。实验结果表明,与传统SVM检测以及其他优化方法相比,检测率方面都有明显改进,且满足对检测效率的要求。     

结合语义和多层特征融合的行人检测

遮挡及背景中相似物干扰是行人检测准确率较低的主要原因.针对该问题,提出一种结合语义和多层特征融合(Combining semantics with multi-level feature fusion,CSMFF)的行人检测算法.首先,融合多个卷积层特征,并在融合层上添加语义分割,得到的语义特征与相应的卷积层连接作为行...     

基于深度卷积神经网络特征层融合的小尺度行人检测

针对目前行人检测算法计算量过大和对小尺度行人检测精度不高的问题,提出了一种基于深度卷积神经网络特征层融合的小尺度行人检测方法,设计了一种包含9个卷积层的深度神经网络架构.在进行行人检测时,首先,对输入图像进行分块预处理操作,避免损失原始图像的视觉信息;然后,将网络不同层的卷积特征进行融合,提升行人特征的区分能力和表达能力,进而提升行人检测的精度,在保证检测精度的同时有效降低网络的复杂度.在INRIA、Caltech等公共行人数据集上的实验结果表明,所提出的行人检测方法能够有效检测小尺度的行人,且网络架构的参数量更少,检测速度更快,能得到更高精度的行人检测结果.