[AI開發]目標跟蹤之計數
基於視訊結構化的應用中，目標在經過跟蹤演算法後，會得到一個唯一標識和它對應的運動軌跡，利用這兩個資料我們可以做一些後續工作：測速（交通類應用場景）、計數（交通類應用場景、安防類應用場景）以及行為檢測（交通類應用場景、安防類應用場景）。我會寫三篇文章依次介紹這三個主題。
（1）目標跟蹤之速度計算
（2）目標跟蹤之計數
（3）目標跟蹤之行為檢測
後面會陸續新增連結。
本篇文章以交通類應用場景為例，介紹車輛斷面計數方法。
人工計數方式
設想一個場景，你蹲在地下通道旁邊，要統計穿過這條通道最近5分鐘的人流量，你實際的做法是什麼？目光是停留在一個人身上，從TA進入通道直到離開嗎？當然不是，因為這樣的話你根本沒有那麼多雙眼睛。正常人會在通道中某個位置想象出來一條虛擬分界線，目光緊盯這條線附近區域即可，有人跨線計數就加一。他們是不會關注這條直線兩邊稍遠區域的目標，因為那裡有什麼、有多少目標都不會影響最終的計數結果。
如上圖，對於A區域和B區域範圍內的目標，觀察者是不需要考慮的，只有經過黃色虛擬計數線的目標才會納入計數範疇。在A和B區域出現的目標停留、調頭等都不影響最終的計數結果。
自動計數原理
自動計數原理其實跟人工計數一致，計數演算法應該同樣假設出一條虛擬的分界線，目標穿過這條虛擬的分界線時，總計數加一。前面提到過，目標經過跟蹤演算法處理後，會得到一個唯一目標標識和對應的運動軌跡座標點集合，通過這兩個資料可以很快判斷某個目標是否穿越某條直線。2D平面中判斷一個點（X,Y）在一條直線（X1, Y1）（X2, Y2）左側還是右側的演算法很簡單，下面是對應程式碼：
1 // check if point at one side of line
2 bool LeftOfLine(Point p, Point p1, Point p2)
3 {
4 if (p1.X == p2.X)
5 {
6 return p.X < p1.X;
7 }
8
9 if (p1.Y == p2.Y)
10 {
11 return p.Y < p1.Y;
12 }
13
14 if (p2.X < p1.X)
15 {
16 Point tmp = p2;
17 p2 = p1;
18 p1 = tmp;
19 }
20
21 int ret = (p2.Y - p.Y) * (p2.X - p1.X) - (p2.Y - p1.Y) * (p2.X - p.X);
22 return ret < 0;
23 } 上面程式碼可以判斷點P是否在P1和P2組成直線的左側，如果是返回True，否則返回False。（直線左側和右側並不太恰當，在實際使用過程中，如果P1和P2已經確定，該方法返回True代表點在直線的一側，返回False代表點在直線的另一側）。目標剛出現時，我們通過以上方法判斷它在直線的某一側（方法返回結果為A），目標在移動過程中，會不斷得到新的位置點（軌跡點集合中最新的一點），我們還是通過以上方法來判斷目標在直線的某一側（方法返回結果為B），如果A!=B，說明目標跨越了直線，此時計數應該加一。已經參與計數的目標設定一個Flag，後面不再參與計數邏輯。
下面給出5種情況，說明自動計數邏輯中，目標參與計數和不參與計數的規則：
（1）理想情況下，目標從監控畫面底部P1進入時，即可被檢測演算法檢測到，並被跟蹤演算法跟蹤到，之後連續跟蹤，直到離開監控區域，從P2處消失。目標跨域虛擬計數線（圖中紅色虛線），計數生效。
（2）檢測演算法準確性不高，目標到特定位置P1才被檢測到，直到離開監控區域，從P2處消失。目標跨域虛擬計數線，計數生效。
（3）檢測演算法準確性不高，目標還未跨越虛擬計數線就不能被檢測到了。計數不生效。
（4）檢測演算法準確性不高，或者跟蹤演算法準確性不高，目標雖然被跟蹤到，但是跟蹤到的軌跡並不是連續的，並且軌跡剛好在虛擬計數線那裡斷掉了。計數不生效。
（5）檢測演算法準確性不高，目標軌跡沒有跨域虛擬計數線，這個情況跟（3）一致。
注意，以上舉例都是假設目標從監控畫面底部進入視野（去向），當目標從監控畫面頂部進入視野時（來向），情況類似。
影響自動計數準確性的因素
根據前面的討論，其實影響自動計數準確性的因素很好歸納：
（1）檢測演算法準確性。目標如果還未跨越虛擬計數線時，檢測演算法就檢測不到該目標了，那麼計數肯定丟失；
（2）跟蹤演算法準確性。跟蹤演算法效果不好時，目標軌跡不連續，很可能剛好在虛擬計數線那裡斷掉；
（3）虛擬計數線的位置。虛擬計數線不能太遠，很多檢測演算法對遠處的小目標檢測效果不理想；當然也不能太近，我們在計數時，為了過濾錯誤的檢測目標，要求必須保證目標軌跡點的數量要大於某個值，比如目標在跨越計數線時，要求目標軌跡點集合中的點數量大於25（必須被連續跟蹤超過1秒，假設FPS為25），如果虛擬計數線太近，目標從監控畫面下方進入時並且速度很快，那麼它不會被連續跟蹤超過1秒。
以上是目標跟蹤中關於計數的詳細說明，有問題留言私信皆