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客流统计识别冠军方案|ECV 2022
作者丨王剑波
编辑丨极市平台
前言极市计算机视觉开发者榜单大赛自2018年首次举办以来,至今已成功举办四届赛事。随着赛事的逐年升级,极市计算机视觉开发者榜单大赛的影响力也在逐步提升,如今已逐渐成为AI圈最受瞩目的算法大赛之一。
赛题分析赛题描述项目背景:商场门店需要统计客流情况,对公司营销决策添加辅助信息。项目目的:统计门店客流,根据工牌信息进行员工统计的去重(开关控制是否开启),并识别进店人员的年龄、性别。数据集描述和分析数据集中的人头(head)和工牌(badge)采用了2Dbbox标注。其中人头没有采用ReID标注。数据集还有性别(sex)和年龄(age)的标注。

◎实战榜

考虑数据集的中人头(head)的标注为2Dbbox标注,没有ReID标注,因此采用目标检测+基于运动目标追踪的方法。
由于算法有实时性的要求,因此目标检测算法应当选用轻量级one-stage检测框架的目标检测算法。
对于追踪可以选用的方法有SORT、ByteTrack、OC-SORT、BoT-SORT。
模型加速采用C++和TensorRT进行模型推理加速。
通过追踪结果和平面几何知识,对ROI区域内的人流进行统计出入人数。
算法流程和实现模型选型根据现有的目标检测算法调研结果,考虑到本赛题要求算法具有实时性和模型训练和部署的便捷性,因此我们选用YOLOv5作为本算法的目标检测器。

根据现有的目标追踪算法调研结果,考虑到本赛题要求算法是基于运动的模型和模型部署的便捷性,因此我们选用ByteTrack作为本算法的目标追踪器。
YOLOv5模型训练考虑到模型需要对人头进行检测和追踪,而且还要对其进行性别和年龄分析,如果直接采用纯目标检测的方法势必造成样本分布不均匀,造成人头检测效果差。因此本算法提出YOLOv5+属性分类的方法,采用该方法还能减小模型计算量。
class_id,cx,cy,w,hclass_id,attr_set_1,attr_set_2,…,attr_set_n,cx,cy,w,h

网络的类别输出设置为2+3+11+6,而纯YOLOv5的方法网络输出是5+10*2
模型参数选择:选取YOLOv5m作为baseline,模型输入尺寸都设置为640x640,其余参数采用默认设置
考虑到人头(head)和工牌(badge)都是相对较小的小目标,因此可以选用YOLOv5的P2模型。
进行如下模型调优实验,选取最佳模型:


一个简单有效、通用的数据关联方法。获取所有检测框,将这些检测框分成高分数和低分数的两个集合。首先把高分数检测框关联进轨迹中,之后关联低分数检测框给没有和高分数检测框匹配的轨迹,并过滤掉背景。

第一阶段:通过检测器获取检测框和对应的检测分数,对检测框进行分类,如果分数高于T_high,将检测框分类为高分数类,分数低于T_high,高于T_low时,将检测框分类为低分数类。

第二阶段:进行第一次匹配,使用IoU距离对轨迹和高分数检测框进行相似度计算,然后使用匈牙利算法来完成轨迹和检测框的匹配,如果IoU距离计算出的分数低于0.2,将会被丢弃,在匈牙利算法中没有匹配的轨迹和检测框保留下来。

第三阶段:进行第二次匹配,使用IoU距离对轨迹和低分数检测框进行相似度计算,方法跟第二阶段方法一致。

第四阶段:两次匹配都没有匹配到的轨迹当成丢失的轨迹,在之后可能会被重新激活;对两次匹配都没有匹配到的检测框,将它们初始化成新的轨迹。
业务逻辑
如果crossline的斜率存在,那么其直线方程斜率k=y1−y2x1−x2,其中(x1,y1),(x2,y2)是直线上的两点,因此可以得到其直线方程y=k(x−x1)+y1
如果crossline的斜率不存在,那么其直线方程为x=x1,其中(x1,y1),(x1,y2)是直线上的两点。假设Referencepoint的坐标(x0,y0),人头(head)中心点的坐标为(xhc,yhc):
室内室外的判定可以通过crossline的直线方程判断Referencepoint和人头(head)中心点是否属于同一侧,判断公式如下:inRoom={(k(x0−x1)+y1−y0)∗(k(xhc−x1)+y1−yhc)gt;0∃k(x0−x1)∗(xhc−x1)gt;0¬∃k
进出的判定可以通过人头的前后状态变化,判断是否进出。例如,前一时刻在室内,下一时刻在室外,那么就是出。
1.设定缓冲区,具体是在crossline两边设置距离为d的缓冲区,当行人在缓冲区内行走时,当前状态不会立即发生改变,只有当行人走出缓冲区,才会发生状态变化。
2.在追踪过程中,只对追踪目标进行一次进出计数。
算法实现图


备注:由于p2模型的推理代码出了一点问题,因此有关p2的模型没有测试结果
可视化展示:
https://player.bilibili.com/player.html?bvid=BV1xe4y197pv
参考文献