deep_sort_pytorch

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AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

deep_sort_pytorch 是一个基于 PyTorch 框架实现的多目标跟踪(MOT)开源项目。它巧妙地将 DeepSORT 跟踪算法与 YOLOv3、YOLOv5 及 Mask R-CNN 等先进检测模型相结合,旨在解决视频分析中如何持续、稳定地锁定并识别多个移动目标的难题。无论是拥挤场景中的人流监控,还是复杂背景下的车辆追踪,它都能通过提取外观特征有效应对目标遮挡和短暂消失的情况,确保持续赋予目标唯一的 ID。

该项目特别适合计算机视觉开发者、算法研究人员以及需要快速构建视频分析原型的工程师使用。其核心亮点在于将原本基于 TensorFlow 的特征提取网络成功迁移至 PyTorch 生态,降低了深度学习框架的切换门槛。此外,项目持续迭代,不仅引入了 ResNet 增强特征提取能力,支持多 GPU 并行训练以提升效率,还拓展了实例分割功能,能够同时展示目标的类别、跟踪 ID 及精确掩码。代码结构经过重构与优化,接口对齐良好,用户只需准备相应的预训练权重文件即可快速启动检测与跟踪任务,是学习多目标跟踪算法或进行二次开发的优质参考范本。

使用场景

某智慧园区安防团队正在开发一套实时人流监控系统,需要在复杂摄像头画面中持续追踪每位行人的轨迹并统计区域人数。

没有 deep_sort_pytorch 时

  • 身份频繁切换:传统算法仅靠位置预测,当两人擦肩而过或短暂遮挡时,系统会错误地交换他们的 ID,导致轨迹断裂混乱。
  • 重复计数严重:由于无法区分同一人的不同出现片段,人员在画面中进出多次会被重复统计,造成客流数据虚高。
  • 缺乏外观特征:检测器只输出瞬时边框,无法利用行人衣着等深层视觉特征进行关联,难以应对光照变化或快速移动。
  • 功能扩展困难:若需同时展示人员类别、ID 及身体轮廓掩码,需自行整合多个独立模型,开发周期长且推理速度慢。

使用 deep_sort_pytorch 后

  • 轨迹稳定连续:结合 YOLOv5/YOLOv3 检测与 Re-ID 深度特征提取,即使发生遮挡或交叉,deep_sort_pytorch 也能牢牢锁定目标 ID,保持轨迹连贯。
  • 统计精准可靠:凭借稳定的身份维持能力,系统能准确去重计数,为园区运营提供真实可信的客流热力图数据。
  • 多维信息融合:直接调用内置的 Mask RCNN 模块,即可在同一帧画面中同步渲染人员类别、追踪 ID 及实例分割掩码,可视化效果丰富。
  • 部署高效灵活:支持 GPU 加速 NMS 及多卡训练,且预置了从 YOLOv3 到 YOLOv5 的多种检测器接口,大幅降低了工程落地门槛。

deep_sort_pytorch 通过将高精度检测与深度外观特征深度融合,彻底解决了动态场景下多目标“跟丢、跟错”的核心难题。

运行环境要求

操作系统
  • Linux
  • macOS
  • Windows
GPU
  • 非必需(支持 --cpu 参数),但推荐使用 NVIDIA GPU 以加速检测(支持多卡训练 DistributedDataParallel)
  • 具体显存和 CUDA 版本未说明,需匹配 PyTorch >= 1.9 的要求
  • 若编译 YOLOv3 的 NMS 模块失败,通常是因为 gcc 版本过低或缺少库文件
内存

未说明

依赖
notes1. 若使用 YOLOv3 检测器,可能需要手动编译 nms 模块(需解决 gcc 版本或库缺失问题),或直接升级 PyTorch>=1.1 和 torchvision>=0.3 以避免编译。2. 首次运行需手动下载检测器权重(YOLOv3/v5 或 Mask RCNN)和 DeepSort 特征提取网络权重(.t7 或 .pth 文件)。3. 支持集成第三方库 fast-reid 和 MMDetection,需额外初始化 submodule 并安装。4. 支持多 GPU 训练特征提取网络。
python3.x (README 明确标注 python 3,不确定支持 python 2)
torch>=1.9
torchvision>=0.13
numpy
scipy
opencv-python
sklearn
pillow
vizer
edict
matplotlib
deep_sort_pytorch hero image

快速开始

使用 PyTorch 的 Deep Sort

更新(1-1-2020)

变更

  • 修复了错误
  • 重构代码
  • 通过在 GPU 上添加 NMS 来加速检测

更新(07-22)

变更

  • 修复了错误(感谢 @JieChen91 和 @yingsen1 报告错误)。
  • 对每一帧的特征提取使用批处理,从而略微提升了速度。
  • 改进了代码。

进一步改进方向

  • 在特定数据集上训练检测器,而不是官方数据集。
  • 在行人数据集上重新训练 REID 模型以获得更好的性能。
  • 将 YOLOv3 检测器替换为更先进的模型。

更新(23-05-2024)

跟踪

  • 在 deep 文件夹中的外观特征提取网络中添加了 ResNet 网络。

  • 修复了 sort 文件夹中 preprocessing.py 中的 NMS 错误,以及 kalmen_filter.py 中的协方差计算错误。

检测

  • 添加了 YOLOv5 检测器,统一了接口,并添加了 YOLOv5 相关的 YAML 配置文件。代码参考了此仓库:YOLOv5-v6.1

  • 原始 YOLOv5 中的 train.pyval.pydetect.py 已被删除。本仓库仅需 yolov5x.pt

DeepSort

  • 添加了跟踪目标类别,可以同时显示类别和跟踪 ID。

更新(28-05-2024)

分割

  • 添加了 Mask RCNN 实例分割模型。代码参考了此仓库:mask_rcnn。可视化结果保存在 demo/demo2.gif 中。
  • 类似于 YOLOv5,train.pyvalidation.pypredict.py 被删除。本仓库仅需 maskrcnn_resnet50_fpn_coco.pth

DeepSort

  • 添加了跟踪目标掩码,可以同时显示类别、跟踪 ID 和目标掩码。

最新更新(09-06-2024)

特征提取网络

  • 使用 PyTorch 中的 nn.parallel.DistributedDataParallel 来支持多 GPU 训练。
  • 添加了 GETTING_STARTED.md,以便更好地使用 train.pytrain_multiGPU.py

更新了 README.md 中之前更新的内容(#更新(23-05-2024) 和 #更新(28-05-2024))。

欢迎对本仓库做出任何贡献!

简介

这是一个 MOT 跟踪算法 Deep Sort 的实现。Deep Sort 基本上与 SORT 相同,但增加了一个 CNN 模型来提取由检测器框出的人体部分图像中的特征。这个 CNN 模型实际上是一个 RE-ID 模型,而论文中使用的检测器是 FasterRCNN,原始源代码可以在 这里 找到。 然而,在原始代码中,CNN 模型是用 TensorFlow 实现的,而我对 TensorFlow 并不熟悉。因此,我用 PyTorch 重新实现了 CNN 特征提取模型,并对 CNN 模型做了一些小改动。此外,我还使用 YOLOv3 来生成边界框,而不是 FasterRCNN。

依赖项

  • python 3 (python2 不确定)
  • numpy
  • scipy
  • opencv-python
  • sklearn
  • torch >= 1.9
  • torchvision >= 0.13
  • pillow
  • vizer
  • edict
  • matplotlib
  • pycocotools
  • tqdm

快速开始

  1. 检查所有依赖项是否已安装
pip install -r requirements.txt

对于中国用户,可以指定 PyPI 源以加快安装速度,例如:

pip install -r requirements.txt -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
  1. 克隆此仓库
git clone git@github.com:ZQPei/deep_sort_pytorch.git
  1. 下载检测器参数
# 如果您在此仓库中使用 YOLOv3 作为检测器
cd detector/YOLOv3/weight/
wget https://pjreddie.com/media/files/yolov3.weights
wget https://pjreddie.com/media/files/yolov3-tiny.weights
cd ../../../

# 如果您在此仓库中使用 YOLOv5 作为检测器
cd detector/YOLOv5
wget https://github.com/ultralytics/yolov5/releases/download/v6.1/yolov5s.pt
或 
wget https://github.com/ultralytics/yolov5/releases/download/v6.1/yolov5m.pt
cd ../../

# 如果您在此仓库中使用 Mask RCNN 作为检测器
cd detector/Mask_RCNN/save_weights
wget https://download.pytorch.org/models/maskrcnn_resnet50_fpn_coco-bf2d0c1e.pth
cd ../../../
  1. 下载 DeepSort 特征提取网络权重
# 如果您使用论文中的原始模型
cd deep_sort/deep/checkpoint
# 从以下链接下载 ckpt.t7 到该文件夹:
https://drive.google.com/drive/folders/1xhG0kRH1EX5B9_Iz8gQJb7UNnn_riXi6
cd ../../../

# 如果您在此仓库中使用 resnet18
cd deep_sort/deep/checkpoint
wget https://download.pytorch.org/models/resnet18-5c106cde.pth
cd ../../../
  1. (可选) 如果您在此仓库中使用 YOLOv3 作为检测器,请编译 NMS 模块
cd detector/YOLOv3/nms
sh build.sh
cd ../../..

注意: 如果编译失败,最简单的方法是 升级您的 PyTorch 至 1.1 或更高版本,以及 torchvision 至 0.3 或更高版本,这样就可以避免大多数由于 gcc 版本过低缺少库 导致的编译问题。

  1. (可选) 准备第三方子模块

fast-reid

该库通过提供 fast-reid 适配器,支持 bagtricks、AGW 等主流 ReID 方法。

要准备我们捆绑的 fast-reid,请按照其 README 中的说明进行安装。

请参阅 configs/fastreid.yaml 以获取使用 fast-reid 的示例。有关可用方法和训练好的模型,请参阅 Model Zoo

MMDetection

该库通过提供 MMDetection 适配器,支持 Faster R-CNN 和其他主流检测方法。

要准备我们捆绑的 MMDetection,请按照其 README 中的说明进行安装。

请参阅 configs/mmdet.yaml 以获取使用 MMDetection 的示例。有关可用方法和训练好的模型,请参阅 Model Zoo

运行

git submodule update --init --recursive
  1. 运行演示
用法:deepsort.py [-h]
                   [--fastreid]
                   [--config_fastreid CONFIG_FASTREID]
                   [--mmdet]
                   [--config_mmdetection CONFIG_MMDETECTION]
                   [--config_detection CONFIG_DETECTION]
                   [--config_deepsort CONFIG_DEEPSORT] [--display]
                   [--frame_interval FRAME_INTERVAL]
                   [--display_width DISPLAY_WIDTH]
                   [--display_height DISPLAY_HEIGHT] [--save_path SAVE_PATH]
                   [--cpu] [--camera CAM]
                   VIDEO_PATH         

# yolov3 + deepsort
python deepsort.py [VIDEO_PATH] --config_detection ./configs/yolov3.yaml

# yolov3_tiny + deepsort
python deepsort.py [VIDEO_PATH] --config_detection ./configs/yolov3_tiny.yaml

# yolov3 + deepsort 在网络摄像头上
python3 deepsort.py /dev/video0 --camera 0

# yolov3_tiny + deepsort 在网络摄像头上
python3 deepsort.py /dev/video0 --config_detection ./configs/yolov3_tiny.yaml --camera 0

# yolov5s + deepsort
python deepsort.py [VIDEO_PATH] --config_detection ./configs/yolov5s.yaml

# yolov5m + deepsort
python deepsort.py [VIDEO_PATH] --config_detection ./configs/yolov5m.yaml

# mask_rcnn + deepsort
python deepsort.py [VIDEO_PATH] --config_detection ./configs/mask_rcnn.yaml --segment

# fast-reid + deepsort
python deepsort.py [VIDEO_PATH] --fastreid [--config_fastreid ./configs/fastreid.yaml]

# MMDetection + deepsort
python deepsort.py [VIDEO_PATH] --mmdet [--config_mmdetection ./configs/mmdet.yaml]

使用 --display 可以开启每帧图像的显示。
结果将保存到 ./output/results.avi./output/results.txt

以上所有文件也可通过百度网盘获取!
链接:百度网盘
提取码:fbuw

训练 RE-ID 模型

请查看 GETTING_STARTED.md,了解如何使用标准基准数据集或自定义数据集开始训练流程。

演示视频和图片

demo.avi demo2.avi

1.jpg 2.jpg

参考文献

常见问题

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