python进阶——人工智能实时目标跟踪

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本篇文章主要讲述python的人工智能目标跟踪，本篇文章已经成功收录到我们python专栏中：https://blog.csdn.net/lbcyllqj/category_12089557.htmlhttps://blog.csdn.net/lbcyllqj/category_12089557.html

目录

前言

项目介绍

区域性锁定目标实时动态跟踪（适用 警方追捕，无人机锁定拍摄等）

首先先介绍几种AI视觉算法

详细代码讲解

完整代码及注释：

结果演示

区域性全部实时动态目标跟踪（适用夜视跟踪，范围性观察等）

思路构建

详细代码讲解

完整代码及注释：

结果显示

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前言

本程序主要实现了python的opencv人工智能视觉模块的目标跟踪功能。

若不知道怎么安装opencv或者使用的请看我的这篇文章（曾上过csdn综合热榜的top1）：

python进阶——人工智能视觉识别_lqj_本人的博客-CSDN博客

项目介绍

区域性锁定目标实时动态跟踪（适用 警方追捕，无人机锁定拍摄等）

 首先先介绍几种AI视觉算法

特性：

1.BOOSTING:算法原理类似于Harr cascdes(AdaBoost),是一种很老的算法。这个算法速度慢并且不准。

2.MIL：比BOOSTING准一点

3.KCF：速度比BOOSTING和MIL更快，与BOOSTING和MIL一样不能很好的处理遮挡问题。

4.CSRT:比KCF更准一些，但是速度比KCF慢

5.MedianFlow:对于快速移动的目标和外形比那花迅速的目标效果不好

6.TLD：会产生朵的false-posittives

7.MOSSE：算法速度非常快，但是准确率比不上KCF和CSRT，在一些追求算法的速度场合很适用

8.GOTURN：OpenCV中自带的唯一一个基于深度学习的算法，运行短发需要提前下载好模型文件

分别对应的伴生的函数：

1. kcf:cv2.legacy.TrackerKCF_create
2. csrt:cv2.legacy.TrackerCSRT_create
3. boosting:cv2.legacy.TrackerBoosting_create
4. mil:cv2.legacy.TrackerMIL_create
5. tld:cv2.legacy.TrackerTLD_create
6. medianflow:cv2.legacy.TrackerMedianFlow_create
7. mosse:cv2.legacy.TrackerMOSSE_create

详细代码讲解

导入cv模块

import cv2

使用csrt算法，引用伴生函数，并赋值给tracker

tracker = cv2.legacy.TrackerCSRT_create()

读取视频流

cap = cv2.VideoCapture('11.mp4')

先读取到第一帧

ret,frame = cap.read()

使用selectROI（前景），画框将目标框起，并赋值给bbox

bbox = cv2.selectROI('A',frame,fromCenter=False,showCrosshair=True)

初始化tracker，将上面的两个值传入

tracker.init(frame,bbox)

读取每一帧

ret,frame = cap.read()

根据每一帧来更新tracker

ok,box = tracker.update(frame)

若读取成功，就定位画框，并跟随

1. if ok :
2. (x,y,w,h) = [int(v) for v in box]
3. cv2.rectangle(frame,pt1=(int(x),int(y)),pt2=(int(x)+int(w),int(y)+int(h)),color=(0,255,0),thickness=2)

显示视频流

cv2.imshow('A', frame)

等待50毫秒或按空格键退出

1. if cv2.waitKey(50) == ord(' '):
2. break

 释放视频流和释放窗口

1. cap.release()
2. cv2.destroyAllWindows()

完整代码及注释：

1. import cv2
2. tracker = cv2.legacy.TrackerCSRT_create()#使用csrt算法，引用伴生函数，并赋值给tracker
4. cap = cv2.VideoCapture('11.mp4')#读取视频流
6. ret,frame = cap.read()#先读取第一帧
8. bbox = cv2.selectROI('A',frame,fromCenter=False,showCrosshair=True)#使用selectROI（前景），画框将目标框起，并赋值给bbox
10. tracker.init(frame,bbox)#初始化tracker，将上面的两个值传入
12. while True:
13. ret,frame = cap.read()#读取每一帧
15. ok,box = tracker.update(frame)#根据每一帧来跟新tracker
17. # 若读取成功，我们就定位画框，并跟随
18. if ok :
19. (x,y,w,h) = [int(v) for v in box]
20. cv2.rectangle(frame,pt1=(int(x),int(y)),pt2=(int(x)+int(w),int(y)+int(h)),color=(0,255,0),thickness=2)
22. cv2.imshow('A', frame)#显示视频流
24. if cv2.waitKey(50) == ord(' '):#等待50毫秒或键盘按空格键退出
25. break
27. # 释放视频流，释放窗口
28. cap.release()
29. cv2.destroyAllWindows()

结果演示

区域性全部实时动态目标跟踪（适用夜视跟踪，范围性观察等）

思路构建

1.先将实时摄像流或录制视频流，灰度转化并高斯模糊

2.用二值化算法将流中的物体轮廓扩充

3.分别先读到第一帧和第二帧，让其对比

4.寻找对比后，流的轮廓位置，并开启简易模式

5.过滤物体的矩阵轮廓将其定位绘出

详细代码讲解

导入cv模块

import cv2

将视频流转换并让其高斯模糊

1. gray = cv2.cvtColor(frame,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
2. blur = cv2.GaussianBlur(gray,(5,5),0)

二值化扩充

1. _,thresh = cv2.threshold(blur,20,255,cv2.THRESH_BINARY)
2. dilated = cv2.dilate(thresh,None,iterations=3)
3. return dilated

读取视频流或实时摄像流

cap = cv2.VideoCapture('11.mp4')

读取第一帧

ret,frame1 = cap.read()

读取第二帧

ret,frame2 = cap.read()

判断cap是否为打开状态

while cap.isOpened():

若为打开，则第一帧与第二帧比较

1. diff = cv2.absdiff(frame1,frame2)
2. mask = filter_img(diff)

寻找比较后的物体轮廓，并开启简易模式

contours,_ = cv2.findContours(mask,cv2.RETR_TREE,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

使用方框将视频流中的物体框出，得到矩阵的宽高

(x,y,w,h) = cv2.boundingRect(contour)

若矩阵的面积小于10（根据视频流中物体的大小来定义），直接无视

if cv2.contourArea(contour) < 10:

将过滤的物体的矩阵轮廓绘出（一定要用int整形）

cv2.rectangle(frame1,pt1=(int(x),int(y)),pt2=(int(x)+int(w),int(y)+int(h)),color=(0,255,0),thickness=1)

将第一帧显示

cv2.imshow('A',frame1)

将上面赋值的mask显示

cv2.imshow('B',mask)

实现前后帧对比，并定位物体运动轨迹

1.将第二帧赋值给第一帧

frame1 = frame2

2.再将cap读到的赋值给第二帧（）

ret,frame2 = cap.read()

等待50毫秒或者按空格结束

1. if cv2.waitKey(50) == ord(' '):
2. break

释放视频流及释放窗口

1. cap.release()
2. cv2.destroyAllWindows()

 完整代码及注释：

1. import cv2
2. def filter_img(frame):
3. #将视频流转换灰度并让其高斯模糊
4. gray = cv2.cvtColor(frame,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
5. blur = cv2.GaussianBlur(gray,(5,5),0)
6. #二值化将其扩充
7. _,thresh = cv2.threshold(blur,20,255,cv2.THRESH_BINARY)
8. dilated = cv2.dilate(thresh,None,iterations=3)
9. return dilated
10. # 读取视频流
11. cap = cv2.VideoCapture('11.mp4')
13. ret,frame1 = cap.read()#读到第一帧
14. ret,frame2 = cap.read()#读到第二帧
16. while cap.isOpened():#判断cap是否打开
17. diff = cv2.absdiff(frame1,frame2)#若打开，则第一帧和第二帧作比较
19. mask = filter_img(diff)
21. contours,_ = cv2.findContours(mask,cv2.RETR_TREE,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)#寻找视频流的轮廓，简单模式
23. #用方框将视频流中的物体用矩形框出
24. for contour in contours:
25. (x,y,w,h) = cv2.boundingRect(contour)#得到矩阵的宽高
26. if cv2.contourArea(contour) < 10:#若矩阵的面积小于200，就无视（太小了）
27. continue
28. cv2.rectangle(frame1,pt1=(int(x),int(y)),pt2=(int(x)+int(w),int(y)+int(h)),color=(0,255,0),thickness=1)#将过滤的物体的矩阵轮廓绘出
30. # cv2.drawContours(frame1,contours,-1,(0,255,0),2)#将视频流中的物体轮廓画出
32. cv2.imshow('A',frame1)#将第一帧显示
33. cv2.imshow('B',mask)#将mask也显示
35. frame1 = frame2#将第二帧赋值给第一帧
36. ret,frame2 = cap.read()#再将cap读到的赋值给第二帧
38. if cv2.waitKey(50) == ord(' '):#等待五十毫秒或者按空格结束
39. break
40. #销毁cap流
41. cap.release()
42. #释放窗口
43. cv2.destroyAllWindows()

结果显示