面向移动端的车辆检测与追踪算法研究与应用

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随着深度学习的大力发展,许多优秀的成果已经成功应用,其中移动端的便携性以及高使用频次,使得深度学习结合移动端拥有着更丰富的应用场景,因此设计高效模型以及针对移动端设备的轻量化迁移也成为了当下的热门话题。基于神经网络的目标检测与目标追踪在计算资源丰富的PC端有很好的效果且有非常成熟的部署经验,但是在计算资源有限的移动端存在着算法模型对内存资源开销大,推理预测速度慢等难点,并且部署难度高,限制了目标检测与跟踪在移动端的应用。本文针对卷积神经网络应用于移动端存在的问题采用模型加速,模型压缩等方案对车辆目标检测与追踪在移动终端的使用场景加以改良,从而实现对车辆目标在移动端上的的即时检测和实时追踪。针对以上问题,本文的主要研究工作与结论如下:本文对目标检测模块基于YOLOv5车辆目标检测算法,通过对比选用Pytorch作为深度学习框架来训练YOLOv5目标检测算法,并对比了YOLOv5下不同版本算法之间的差别,结合实验结果来看,针对本实验所需模型,YOLOv5s在性能以及训练成本上无疑是最适合本实验的模型。其次对YOLOv5模型进行了模型加速,实验结果表明经过Tensor RT加速之后的模型,对于显存占用下降28%,推理速度提升3倍,满足了移动端对模型速度以及内存消耗的需求。对目标追踪模块则是基于Tracking-By-Detection,使用基于Sort改进的Deep S ort算法,为了满足移动端需求,对Deep Sort的目标特征提取模块的网络进行了模型压缩以及车辆重识别数据集的训练,在精度下降5%同时模型大小压缩到原有模型的10%,预测时间从原有0.8秒下降到0.5秒,并且训练时长也大幅下降只需消耗原有用时的63.5%,实验表明改进后的目标追踪算法可以很好的完成追踪任务。精度的下降对于最终的实验结果影响不大。经过加速与压缩后的检测与追踪模型降低了对高性能GPU的依赖,更适用于移动端。最后将改进后的目标检测跟踪模型移植到Android端,完成了安卓端目标检测与跟踪应用程序的部署与开发,测试结果表明开发的APP可以完成实时车辆检测与跟踪,检测与追踪的速度可以达到25FPS左右,并且移植的模型也满足移动端部署的需求。
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