应用DeepSORT实现目标跟踪

在ByteTrack被提出之前，可以说DeepSORT是最好的目标跟踪算法之一。本文，我们就来应用这个算法实现目标跟踪。

DeepSORT的官方网址是https://github.com/nwojke/deep_sort。但在这里，我们不使用官方的代码，而使用第三方代码，其网址为https://github.com/levan92/deep_sort_realtime。

下面我们就来应用DeepSORT。首先在虚拟环境内安装必要的软件包：

conda install python=3.8
pip install deep-sort-realtime

可以看出，DeepSORT算法只是需要几个常规的软件包：numpy、scipy和opencv-python，对用户十分友好。

使用DeepSORT也很方便，先导入DeepSORT：

from deep_sort_realtime.deepsort_tracker import DeepSort

实例化：

tracker = DeepSort()

DeepSort有一些输入参数，在这里只介绍几个常用的参数：

max_iou_distance：IoU的门控阈值，大于该值的关联会被忽略，默认值为0.7

max_age：当遗漏次数大于该值时轨迹会被删除，默认值为30

n_init：在初始阶段轨迹被保留的帧数，默认值为3

nms_max_overlap：非最大值抑制阈值，如果该值为1.0，表示不使用非最大值抑制，默认值为1.0

max_cosine_distance：余弦距离阈值，默认值为0.2

nn_budget：外观描述符的最大尺寸（int类型），如果为None，则不强制执行，默认值为None

实现目标跟踪：

tracks = tracker.update_tracks(bbs, frame=frame)

bbs为目标检测器的结果列表，每个结果是一个元组，形式为([left,top,w,h],置信值,类型)，其中类型为字符串型

frame为帧图像

输出tracks为目标跟踪结果，使用for循环可以得到各个目标的跟踪信息：

for track in tracks:

下面介绍一些track的常用属性和方法：

track_id：目标ID

orginal_ltwh、det_conf、det_class：分别表示目标边框信息、置信值和类型，这三个值都是由tracker.update_tracks传入系统的原始目标的信息，但此时已匹配上了目标ID

to_ltrb()和to_ltwh()：得到目标边框信息，两者的形式不同

is_confirmed()：表示如果该目标ID被确认，则返回True

下面我们就给出DeepSORT实现目标跟踪的完整程序，在这里，我们仍然使用YOLOv8作为目标检测器：

import numpy as np
import cv2
from ultralytics import YOLO
from deep_sort_realtime.deepsort_tracker import DeepSort
 
model = YOLO('yolov8l.pt')
 
cap = cv2.VideoCapture("D:/track/Highway Traffic.mp4")
fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
size = (int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH)),int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)))
fNUMS = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT)
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v')
videoWriter = cv2.VideoWriter("D:/track/mytrack.mp4", fourcc, fps, size)
 
tracker = DeepSort(max_age=5)
 
def box_label(image, box, label='', color=(128, 128, 128), txt_color=(255, 255, 255)):
    p1, p2 = (int(box[0]), int(box[1])), (int(box[2]), int(box[3]))
    cv2.rectangle(image, p1, p2, color, thickness=1, lineType=cv2.LINE_AA)
    if label:
        w, h = cv2.getTextSize(label, 0, fontScale=2 / 3, thickness=1)[0]  
        outside = p1[1] - h >= 3
        p2 = p1[0] + w, p1[1] - h - 3 if outside else p1[1] + h + 3
        cv2.rectangle(image, p1, p2, color, -1, cv2.LINE_AA)
        cv2.putText(image,
                label, (p1[0], p1[1] - 2 if outside else p1[1] + h + 2),
                0, 2/3, txt_color, thickness=1, lineType=cv2.LINE_AA)
 
while cap.isOpened():
    success, frame = cap.read()
 
    if success: 
        results = model(frame,conf=0.4)
        outputs = results[0].boxes.data.cpu().numpy()
        
        detections = []
        
        if outputs is not None:
            for output in outputs:
                x1, y1, x2, y2 = list(map(int, output[:4]))
                if output[5] == 2:
                    detections.append(([x1, y1, int(x2-x1), int(y2-y1)], output[4], 'car'))
                elif output[5] == 5:
                    detections.append(([x1, y1, int(x2-x1), int(y2-y1)], output[4], 'bus'))
                elif output[5] == 7:
                    detections.append(([x1, y1, int(x2-x1), int(y2-y1)], output[4], 'truck'))
 
            tracks = tracker.update_tracks(detections, frame=frame)
 
            for track in tracks:
                if not track.is_confirmed():
                    continue
                track_id = track.track_id
                bbox = track.to_ltrb()
                
                box_label(frame, bbox, '#'+str(int(track_id))+ track.det_class , (167, 146, 11))
                        
        cv2.putText(frame, "https://blog.csdn.net/zhaocj", (25, 50),
                cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (0, 0, 255), 2)
      
        cv2.imshow("YOLOv8 Tracking", frame)
        videoWriter.write(frame)
     
        if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("q"):
            break
 
    else:
        break
 
cap.release()
videoWriter.release()
cv2.destroyAllWindows()