物体跟踪

本篇我们来介绍，如何对移动的目标进行跟踪。

我们既然要对物体进行跟踪，当然要使用方法，什么方法能够对目标进行跟踪呢？

我们来介绍一下跟踪器：

一、跟踪器

CSRT跟踪器，全称为Channel and Spatial Reliability Tracker，是一种在视频序列中进行目标跟踪的算法实现。CSRT跟踪器能够实时跟踪视频中的目标对象，即使目标对象在视频序列中发生尺度变化、变形或受到遮挡，也能保持稳健的跟踪效果。

• 定义：CSRT跟踪器是一种基于判别类模型方法中的相关滤波器跟踪算法，它结合了判别相关滤波器（DCF）和通道与空间可靠性图，以提高跟踪的准确性和鲁棒性。
• 原理：CSRT跟踪器利用图像中的颜色和梯度特征，在空间和通道上进行可靠性估计。它首先通过深度卷积神经网络（CNN）提取图像特征，然后使用这些特征来训练一个分类器，该分类器能够区分目标对象和其他背景。在跟踪过程中，CSRT利用多通道特征（如颜色、纹理）和空间可靠性来提高跟踪的准确性和鲁棒性。此外，它还考虑了目标的尺度变化和变形，使得跟踪更加稳定。

二、代码实现

1. 创建CSRT跟踪器实例

import cv2
# 创建一个CSRT跟踪器实例
tracker = cv2.TrackerCSRT_create()
# 跟踪标志，默认为False
tracking = False

2. 打开视频文件

使用cv2.VideoCapture()函数打开视频文件：

cap = cv2.VideoCapture('video.wmv')

3. 主循环

3.1 读取每一帧

while True:
    ret, frame = cap.read()  # 如果正确读取，ret为True
    if not ret:
        print("不能读取摄像头")
        break
    frame = cv2.resize(frame,dsize=None,fx=0.5,fy=0.5)

3.2 设置跟踪目标

检查是否有按键被按下，如果是‘a’健，则设置跟踪标志为True，并选择ROI，然后可在视频中框选矩形区域，锁定目标：

# 检查是否有按键被按下，如果是‘a’健，则设置跟踪标志为True，并选择ROI
if cv2.waitKey(1) == ord('a'):
    tracking = True
    # 让用户在当前帧中选择一个矩形区域作为要跟踪的对象
    roi = cv2.selectROI('Tracking',frame,showCrosshair=False) # 是否显示十字准星
    # 初始化跟踪器，传入当前帧和选定的ROI
    tracker.init(frame,roi)

3.3 更新跟踪器，获取对象位置

# 如果跟踪标志为True，则更新跟踪器
if tracking:
    success,box = tracker.update(frame)
    # 如果跟踪成功，获取对象的位置
    if success:
        x,y,w,h = [int(v) for v in box] # 确保所有坐标都是整数
        # 在frame上绘制矩形框以显示跟踪结果
        cv2.rectangle(frame,(x,y),(x+w,y+h),(0,255,0),2)

3.4 显示视频每一帧

# 显示处理后的帧
cv2.imshow('Tracking',frame)
# 检查是否按下了Esc键（ASCII码27），如果按下则退出循环
if cv2.waitKey(100) == 27:
    break

• 展示跟踪效果：

4. 释放资源和关闭窗口

# 释放摄像头资源
cap.release()
# 关闭所有创建的窗口
cv2.destroyAllWindows()

5. 完整代码展示

import cv2
# 创建一个CSRT跟踪器实例
tracker = cv2.TrackerCSRT_create()
# 跟踪标志，默认为False
tracking = False

"""-----打开默认摄像头-----"""
cap = cv2.VideoCapture('video.wmv')
while True:
    ret, frame = cap.read()  # 如果正确读取，ret为True
    if not ret:
        print("不能读取摄像头")
        break
    frame = cv2.resize(frame,dsize=None,fx=0.5,fy=0.5)
    # 检查是否有按键被按下，如果是‘a’健，则设置跟踪标志为True，并选择ROI
    if cv2.waitKey(1) == ord('a'):
        tracking = True
        # 让用户在当前帧中选择一个矩形区域作为要跟踪的对象
        roi = cv2.selectROI('Tracking',frame,showCrosshair=False) # 是否显示十字准星
        # 初始化跟踪器，传入当前帧和选定的ROI
        tracker.init(frame,roi)

    # 如果跟踪标志为True，则更新跟踪器
    if tracking:
        success,box = tracker.update(frame)
        # 如果跟踪成功，获取对象的位置
        if success:
            x,y,w,h = [int(v) for v in box] # 确保所有坐标都是整数
            # 在frame上绘制矩形框以显示跟踪结果
            cv2.rectangle(frame,(x,y),(x+w,y+h),(0,255,0),2)
    # 显示处理后的帧
    cv2.imshow('Tracking',frame)
    # 检查是否按下了Esc键（ASCII码27），如果按下则退出循环
    if cv2.waitKey(100) == 27:
        break
# 释放摄像头资源
cap.release()
# 关闭所有创建的窗口
cv2.destroyAllWindows()

总结

本篇介绍了如何使用CSRT跟踪器对移动的目标进行跟踪。