竞赛选题 深度学习疫情社交安全距离检测算法 - python opencv cnn

news2024/11/24 15:47:44

文章目录

  • 0 前言
  • 1 课题背景
  • 2 实现效果
  • 3 相关技术
    • 3.1 YOLOV4
    • 3.2 基于 DeepSort 算法的行人跟踪
  • 4 最后

0 前言

🔥 优质竞赛项目系列,今天要分享的是

🚩 **基于深度学习疫情社交安全距离检测算法 **

该项目较为新颖,适合作为竞赛课题方向,学长非常推荐!

🥇学长这里给一个题目综合评分(每项满分5分)

  • 难度系数:3分
  • 工作量:3分
  • 创新点:5分

🧿 更多资料, 项目分享:

https://gitee.com/dancheng-senior/postgraduate

1 课题背景

安全的社交距离是公共预防传染病毒的途径之一。所以,在人群密集的区域进行社交距离的安全评估是十分重要的。社交距离的测量旨在保持个体之间的物理距离和减少相互接触的人群来减缓或阻止病毒传播,在抗击病毒和预防大流感中发挥重要作用。但时刻保持安全距离具有一定的难度,特别是在校园,工厂等场所,在这种情况下,开发智能摄像头等技术尤为关键。将人工智能,深度学习集成至安全摄像头对行人进行社交距离评估。现阶段针对疫情防范的要求,主要采用人工干预和计算机处理技术。人工干预存在人力资源要求高,风险大,时间成本高等等缺点。计算机处理等人工智能技术的发展,对社交安全距离的安全评估具有良好的效果。

2 实现效果

通过距离分类人群的高危险和低危险距离。

在这里插入图片描述
相关代码

import argparse
from utils.datasets import *
from utils.utils import *
 
def detect(save_img=False):
    out, source, weights, view_img, save_txt, imgsz = \
        opt.output, opt.source, opt.weights, opt.view_img, opt.save_txt, opt.img_size
    webcam = source == '0' or source.startswith('rtsp') or source.startswith('http') or source.endswith('.txt')
 
    # Initialize
    device = torch_utils.select_device(opt.device)
    if os.path.exists(out):
        shutil.rmtree(out)  # delete output folder
    os.makedirs(out)  # make new output folder
    half = device.type != 'cpu'  # half precision only supported on CUDA
 
    # Load model
    google_utils.attempt_download(weights)
    model = torch.load(weights, map_location=device)['model'].float()  # load to FP32
    # torch.save(torch.load(weights, map_location=device), weights)  # update model if SourceChangeWarning
    # model.fuse()
    model.to(device).eval()
    if half:
        model.half()  # to FP16
 
    # Second-stage classifier
    classify = False
    if classify:
        modelc = torch_utils.load_classifier(name='resnet101', n=2)  # initialize
        modelc.load_state_dict(torch.load('weights/resnet101.pt', map_location=device)['model'])  # load weights
        modelc.to(device).eval()
 
    # Set Dataloader
    vid_path, vid_writer = None, None
    if webcam:
        view_img = True
        torch.backends.cudnn.benchmark = True  # set True to speed up constant image size inference
        dataset = LoadStreams(source, img_size=imgsz)
    else:
        save_img = True
        dataset = LoadImages(source, img_size=imgsz)
 
    # Get names and colors
    names = model.names if hasattr(model, 'names') else model.modules.names
    colors = [[random.randint(0, 255) for _ in range(3)] for _ in range(len(names))]
 
    # Run inference
    t0 = time.time()
    img = torch.zeros((1, 3, imgsz, imgsz), device=device)  # init img
    _ = model(img.half() if half else img) if device.type != 'cpu' else None  # run once
    for path, img, im0s, vid_cap in dataset:
        img = torch.from_numpy(img).to(device)
        img = img.half() if half else img.float()  # uint8 to fp16/32
        img /= 255.0  # 0 - 255 to 0.0 - 1.0
        if img.ndimension() == 3:
            img = img.unsqueeze(0)
 
        # Inference
        t1 = torch_utils.time_synchronized()
        pred = model(img, augment=opt.augment)[0]
 
        # Apply NMS
        pred = non_max_suppression(pred, opt.conf_thres, opt.iou_thres,
                                   fast=True, classes=opt.classes, agnostic=opt.agnostic_nms)
        t2 = torch_utils.time_synchronized()
 
        # Apply Classifier
        if classify:
            pred = apply_classifier(pred, modelc, img, im0s)
 
        # List to store bounding coordinates of people
        people_coords = []
 
        # Process detections
        for i, det in enumerate(pred):  # detections per image
            if webcam:  # batch_size >= 1
                p, s, im0 = path[i], '%g: ' % i, im0s[i].copy()
            else:
                p, s, im0 = path, '', im0s
 
            save_path = str(Path(out) / Path(p).name)
            s += '%gx%g ' % img.shape[2:]  # print string
            gn = torch.tensor(im0.shape)[[1, 0, 1, 0]]  #  normalization gain whwh
            if det is not None and len(det):
                # Rescale boxes from img_size to im0 size
                det[:, :4] = scale_coords(img.shape[2:], det[:, :4], im0.shape).round()
 
                # Print results
                for c in det[:, -1].unique():
                    n = (det[:, -1] == c).sum()  # detections per class
                    s += '%g %ss, ' % (n, names[int(c)])  # add to string
 
                # Write results
                for *xyxy, conf, cls in det:
                    if save_txt:  # Write to file
                        xywh = (xyxy2xywh(torch.tensor(xyxy).view(1, 4)) / gn).view(-1).tolist()  # normalized xywh
                        with open(save_path[:save_path.rfind('.')] + '.txt', 'a') as file:
                            file.write(('%g ' * 5 + '\n') % (cls, *xywh))  # label format
 
                    if save_img or view_img:  # Add bbox to image
                        label = '%s %.2f' % (names[int(cls)], conf)
                        if label is not None:
                            if (label.split())[0] == 'person':
                                people_coords.append(xyxy)
                                # plot_one_box(xyxy, im0, line_thickness=3)
                                plot_dots_on_people(xyxy, im0)
 
            # Plot lines connecting people
            distancing(people_coords, im0, dist_thres_lim=(200,250))
 
            # Print time (inference + NMS)
            print('%sDone. (%.3fs)' % (s, t2 - t1))
 
            # Stream results
            if view_img:
                cv2.imshow(p, im0)
                if cv2.waitKey(1) == ord('q'):  # q to quit
                    raise StopIteration
 
            # Save results (image with detections)
            if save_img:
                if dataset.mode == 'images':
                    cv2.imwrite(save_path, im0)
                else:
                    if vid_path != save_path:  # new video
                        vid_path = save_path
                        if isinstance(vid_writer, cv2.VideoWriter):
                            vid_writer.release()  # release previous video writer
 
                        fps = vid_cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
                        w = int(vid_cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
                        h = int(vid_cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
                        vid_writer = cv2.VideoWriter(save_path, cv2.VideoWriter_fourcc(*opt.fourcc), fps, (w, h))
                    vid_writer.write(im0)
 
    if save_txt or save_img:
        print('Results saved to %s' % os.getcwd() + os.sep + out)
        if platform == 'darwin':  # MacOS
            os.system('open ' + save_path)
 
    print('Done. (%.3fs)' % (time.time() - t0))

3 相关技术

3.1 YOLOV4

YOLOv4使用卷积网络 CSPDarknet-53 特征提取,网络结构模型如图 2 所示。在每个 Darknet-53的残块行加上 CSP(Cross
Stage Partial)结构13,将基础层划分为两部分,再通过跨层次结构的特征融合进行合并。并采用 FPN( feature pyramid
networks)结构加强特征金字塔,最后用不同层的特征的高分辨率来提取不同尺度特征图进行对象检测。最终网络输出 3
个不同尺度的特征图,在三个不同尺度特征图上分别使用 3 个不同的先验框(anchors)进行预测识别,使得远近大小目标均能得到较好的检测。
在这里插入图片描述
YOLOv4 的先验框尺寸是经PASCALL_VOC,COCO
数据集包含的种类复杂而生成的,并不一定完全适合行人。本研究旨在研究行人之间的社交距离,针对行人目标检测,利用聚类算法对 YOLOv4
的先验框微调,首先将行人数据集 F 依据相似性分为i个对象,即在这里插入图片描述,其中每个对象都具有 m
个维度的属性。聚类算法的目的是 i 个对象依据相似性聚集到指定的 j 个类簇,每个对象属于且仅属于一个其到类簇中心距离最小的类簇中心。初始化 j 个 聚 类
中 心C c c c   1 2 , ,..., j,计算每一个对象到每一个聚类中心的欧式距离,见公式
在这里插入图片描述
之后,依次比较每个对象到每个聚类中心的距离,将对象分配至距离最近的簇类中心的类簇中,
得到 在这里插入图片描述个类簇S s s s  1 2 ,
,..., l,聚类算法中定义了类簇的原型,类簇中心就是类簇内所有对象在各个维度的均值,其公式见
在这里插入图片描述
相关代码

def check_anchors(dataset, model, thr=4.0, imgsz=640):
    # Check anchor fit to data, recompute if necessary
    print('\nAnalyzing anchors... ', end='')
    m = model.module.model[-1] if hasattr(model, 'module') else model.model[-1]  # Detect()
    shapes = imgsz * dataset.shapes / dataset.shapes.max(1, keepdims=True)
    wh = torch.tensor(np.concatenate([l[:, 3:5] * s for s, l in zip(shapes, dataset.labels)])).float()  # wh

    def metric(k):  # compute metric
        r = wh[:, None] / k[None]
        x = torch.min(r, 1. / r).min(2)[0]  # ratio metric
        best = x.max(1)[0]  # best_x
        return (best > 1. / thr).float().mean()  #  best possible recall

    bpr = metric(m.anchor_grid.clone().cpu().view(-1, 2))
    print('Best Possible Recall (BPR) = %.4f' % bpr, end='')
    if bpr < 0.99:  # threshold to recompute
        print('. Attempting to generate improved anchors, please wait...' % bpr)
        na = m.anchor_grid.numel() // 2  # number of anchors
        new_anchors = kmean_anchors(dataset, n=na, img_size=imgsz, thr=thr, gen=1000, verbose=False)
        new_bpr = metric(new_anchors.reshape(-1, 2))
        if new_bpr > bpr:  # replace anchors
            new_anchors = torch.tensor(new_anchors, device=m.anchors.device).type_as(m.anchors)
            m.anchor_grid[:] = new_anchors.clone().view_as(m.anchor_grid)  # for inference
            m.anchors[:] = new_anchors.clone().view_as(m.anchors) / m.stride.to(m.anchors.device).view(-1, 1, 1)  # loss
            print('New anchors saved to model. Update model *.yaml to use these anchors in the future.')
        else:
            print('Original anchors better than new anchors. Proceeding with original anchors.')
    print('')  # newline

3.2 基于 DeepSort 算法的行人跟踪

YOLOv4中完成行人目标检测后生成边界框(Bounding box,Bbox),Bbox 含有包含最小化行人边框矩形的坐标信息,本研究引入
DeepSort 算法[18]完成对行人的质点进行跟踪,目的是为了在运动矢量分析时算行人安全社交距离中。首先,对行人进行质点化计算。其质点计算公式如
在这里插入图片描述
确定行人质点后,利用 DeepSort 算法实现对多个目标的精确定位与跟踪,其核心算法流程如图所示:
在这里插入图片描述
相关代码

class TrackState:
	'''
	单个轨迹的三种状态
	'''
    Tentative = 1 #不确定态
    Confirmed = 2 #确定态
    Deleted = 3 #删除态

class Track:
    def __init__(self, mean, covariance, track_id, class_id, conf, n_init, max_age,
                 feature=None):
        '''
        mean:位置、速度状态分布均值向量,维度(8×1)
        convariance:位置、速度状态分布方差矩阵,维度(8×8)
        track_id:轨迹ID
        class_id:轨迹所属类别
        hits:轨迹更新次数(初始化为1),即轨迹与目标连续匹配成功次数
        age:轨迹连续存在的帧数(初始化为1),即轨迹出现到被删除的连续总帧数
        time_since_update:轨迹距离上次更新后的连续帧数(初始化为0),即轨迹与目标连续匹配失败次数
        state:轨迹状态
        features:轨迹所属目标的外观语义特征,轨迹匹配成功时添加当前帧的新外观语义特征
        conf:轨迹所属目标的置信度得分
        _n_init:轨迹状态由不确定态到确定态所需连续匹配成功的次数
        _max_age:轨迹状态由不确定态到删除态所需连续匹配失败的次数
        '''   
        self.mean = mean
        self.covariance = covariance
        self.track_id = track_id
        self.class_id = int(class_id)
        self.hits = 1
        self.age = 1
        self.time_since_update = 0

        self.state = TrackState.Tentative
        self.features = []
        if feature is not None:
            self.features.append(feature) #若不为None,初始化外观语义特征

        self.conf = conf
        self._n_init = n_init
        self._max_age = max_age

    def increment_age(self):
    	'''
    	预测下一帧轨迹时调用
    	'''
        self.age += 1 #轨迹连续存在帧数+1
        self.time_since_update += 1 #轨迹连续匹配失败次数+1

    def predict(self, kf):
    	'''
    	预测下一帧轨迹信息
    	'''
        self.mean, self.covariance = kf.predict(self.mean, self.covariance) #卡尔曼滤波预测下一帧轨迹的状态均值和方差
        self.increment_age() #调用函数,age+1,time_since_update+1

    def update(self, kf, detection, class_id, conf):
    	'''
    	更新匹配成功的轨迹信息
    	'''
        self.conf = conf #更新置信度得分
        self.mean, self.covariance = kf.update(
            self.mean, self.covariance, detection.to_xyah()) #卡尔曼滤波更新轨迹的状态均值和方差
        self.features.append(detection.feature) #添加轨迹对应目标框的外观语义特征
        self.class_id = class_id.int() #更新轨迹所属类别

        self.hits += 1 #轨迹匹配成功次数+1
        self.time_since_update = 0 #匹配成功时,轨迹连续匹配失败次数归0
        if self.state == TrackState.Tentative and self.hits >= self._n_init:
            self.state = TrackState.Confirmed #当连续匹配成功次数达标时轨迹由不确定态转为确定态

    def mark_missed(self):
    	'''
    	将轨迹状态转为删除态
    	'''
        if self.state == TrackState.Tentative:
            self.state = TrackState.Deleted #当级联匹配和IOU匹配后仍为不确定态
        elif self.time_since_update > self._max_age:
            self.state = TrackState.Deleted #当连续匹配失败次数超标

	'''
	该部分还存在一些轨迹坐标转化及状态判定函数,具体可参考代码来源
	'''

4 最后

🧿 更多资料, 项目分享:

https://gitee.com/dancheng-senior/postgraduate

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1190018.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

SQL 注入漏洞详解

SQL 注入漏洞详解 漏洞描述 sql注入漏洞是指恶意用户在应用与数据库交互的地方利用非法的操作获取数据库内容从以下两点分析: 没有对用户输入的数据进行充分的过滤和验证&#xff0c;导致一些用户利用此漏洞向数据库插入恶意sql语句非法请求数据库从而获得一些敏感数据在与数…

【服务发现与配置】Consul特性及搭建

文章目录 一、前言二、概念2.1、什么是Consul&#xff1f;2.2、Consul具有哪些特点?2.3、Consul 架构图2.4、Consul的使用场景 三、安装3.1. 下载3.2. 解压3.3. 拷贝到usr目录下3.4. 查看 安装是否成功3.5. 启动 四、Consul 开机自启动4.1. 路径/usr/lib/systemd/system/&…

ubuntu 安装redis详细教程

下载redis安装包 链接如下&#xff1a; http://redis.io/download 本例版本为&#xff1a;redis-7.2.3.tar.gz 下载安装包到目录/opt下&#xff0c;路径可修改&#xff0c;本例为/opt wget https://github.com/redis/redis/archive/7.2.3.tar.gz 解压安装包&#xff0c;并…

操作系统 day09(线程)

线程 为什么引入线程 在没引入进程之前&#xff0c;系统中的各个程序只能串行的执行&#xff0c;比如&#xff1a;只能先听歌&#xff0c;再聊QQ。引入进程之后&#xff0c;各个程序可以并发执行&#xff0c;比如&#xff1a;一边听歌&#xff0c;一边聊QQ。但是现在QQ可以一…

C++ 图解二叉树非递归中序 + 实战力扣题

leetCode 94.二叉树的中序遍历 94. 二叉树的中序遍历 - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09; 算法思路&#xff1a; 总结&#xff1a; 对中序遍历这个例子进行总结&#xff0c;找出打印“中”节点的时刻&#xff0c;来寻找本质。打印的是一棵二叉树的“中”节点&#xff0c…

MySQL -- mysql connect

MySQL – mysql connect 文章目录 MySQL -- mysql connect一、Connector/C 使用1.环境安装2.尝试链接mysql client 二、MySQL接口1.初始化2.链接数据库3.下发mysql命令4.获取执行结果5.关闭mysql链接6.在C语言中连接MySQL 三、MySQL图形化界面推荐 使用C接口库来进行连接 一、…

Python按类别和比例从Labelme数据集中划分出训练数据集和测试数据集

Python按类别和比例从Labelme数据集中划分出训练数据集和测试数据集 前言前提条件相关介绍实验环境按类别和比例从Labelme数据集中划分出训练数据集和测试数据集代码实现输出结果 前言 由于本人水平有限&#xff0c;难免出现错漏&#xff0c;敬请批评改正。更多精彩内容&#x…

Java算法(六):模拟评委打分案例 方法封装抽离实现 程序的节流处理

Java算法&#xff08;六&#xff09; 评委打分 需求&#xff1a; 在编程竞赛中&#xff0c;有 6 个评委为参赛选手打分&#xff0c;分数为 0 - 100 的整数分。 选手的最后得分为&#xff1a;去掉一个最高分和一个最低分后 的 4个评委的平均值。 注意程序的节流 package c…

聊聊室内导航在应用方面

大家去大型的商场时&#xff0c;应该都见过一些提示牌&#xff0c;微信扫一扫导航。当拿微信扫了之后&#xff0c;就会打开一个小程序&#xff0c;里面显示整个商场的二维或三维的平面结构&#xff0c;以及当前自己的位置。此时可以通过手机快速的查看商场内其他的商铺、公共区…

NAND Vpass对读干扰和IO性能有什么影响?

1.SSD基础知识 SSD的存储介质是什么&#xff0c;它就是NAND闪存。那你知道NAND闪存是怎么工作的吗&#xff1f;其实&#xff0c;它就是由很多个晶体管组成的。这些晶体管里面存储着电荷&#xff0c;代表着我们的二进制数据&#xff0c;要么是“0”&#xff0c;要么是“1”。NA…

C++打怪升级(十)- STL之vector

~~~~ 前言1. vector 是什么2. 见见vector的常用接口函数吧构造函数无参构造函数使用n个val构造拷贝构造使用迭代器范围构造初始化形参列表构造 析构函数赋值运算符重载函数元素访问[]运算符重载函数访问at函数访问front函数back函数 迭代器相关正向迭代器反向迭代器 容量相关si…

2023.11.09 homework (2)

【七年级上数学】 教别人也是教自己&#xff0c;总结下&#xff1a; 13&#xff09;找规律的题目&#xff0c;累加题目&#xff0c;要整体看&#xff0c;不然不容易算出来&#xff0c;求最大值&#xff0c;那么就是【最大值集群和】减去【最小集群和】就是最大值 9-12&#x…

Python进行数据可视化,探索和发现数据中的模式和趋势。

文章目录 前言第一步&#xff1a;导入必要的库第二步&#xff1a;加载数据第三步&#xff1a;创建基本图表第四步&#xff1a;添加更多细节第五步&#xff1a;使用Seaborn库创建更复杂的图表关于Python技术储备一、Python所有方向的学习路线二、Python基础学习视频三、精品Pyth…

离散数学第一章知识点复习

命题&#xff1a;陈述句 真值已经确定 原子命题&#xff08;简单命题&#xff09;&#xff1a;不能被分解为更简单的命题 命题化的时候的解题步骤&#xff1a; 1. 先给出原子命题 2. 符号化 注意蕴含式&#xff1a;记作 p -> q &#xff0c;p是前件&#xff0c;q 是后…

洛谷P5731 【深基5.习6】蛇形方阵java版题解

import java.util.Arrays; import java.util.Scanner;// 给出一个不大于9的正整数n&#xff0c;输出nn的蛇形方阵。 public class Main {public static void main(String[] args) {Scanner sc new Scanner(System.in);int n sc.nextInt();int[][] a new int[n][n];int total…

【Git】Git安装入门使用常用命令Gitee远程仓库上传文件与下载

一&#xff0c;Git入门 1.1 Git是什么 Git是一款分布式版本控制系统&#xff0c;被广泛用于软件开发中的源代码管理。它由Linus Torvalds在2005年创造并发布&#xff0c;旨在解决传统版本控制系统&#xff08;如SVN&#xff09;的一些局限性。主要用于敏捷高效地处理任何或小或…

qframework 架构 (作者:凉鞋)使用笔记

一些准则&#xff1a; 根据VIEW->SYSTEM->MODEL的分层架构 初始架构&#xff1a; app. using FrameworkDesign;namespace ShootingEditor2D&#xff08;项目的命名空间&#xff09; {public class ShootingEditor2D &#xff08;游戏名称&#xff09;: Architecture&l…

vue 子页面通过暴露属性,实现主页面的某事件的触发

目录 1.前言2.代码2-1 子页面2-2 主页面 1.前言 需求&#xff1a;当我在子页面定义了一个定时器&#xff0c;点击获取验证码&#xff0c;计时器开始倒计时&#xff0c;在这个定时器没有走完&#xff0c;退出关闭子页面&#xff0c;再次进入子页面&#xff0c;定时器此时会被刷…

cpu 支持内存带宽与内存最大长度的关系《鸟哥的 Linux 私房菜》

鸟哥的 Linux 私房菜 -- 计算机概论 -- 計算机&#xff1a;辅助人脑的好工具 同理&#xff0c;64 位 cpu 一次接受内存传递的 64bit 数据&#xff0c;内存字节地址用 64 位记录&#xff0c;最多能记录2^64个字节2^64Bytes2^34GB17179869184GB2^24TB&#xff0c;理论上&#xff…

【遍历二叉树的非递归算法,二叉树的层次遍历】

文章目录 遍历二叉树的非递归算法二叉树的层次遍历 遍历二叉树的非递归算法 先序遍历序列建立二叉树的二叉链表 中序遍历非递归算法 二叉树中序遍历的非递归算法的关键&#xff1a;在中序遍历过某个结点的整个左子树后&#xff0c;如何找到该结点的根以及右子树。 基本思想&a…