[發明專利]一種基于深度學習的馬匹速度計算系統及方法

有效

• 申請號: 202010050770.2
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111274914B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 關國梁
• 申請（專利權）人: 目骉資訊有限公司
• 主分類號: G06T7/269
• 分類號: G06T7/269;G06T7/254;G06V10/766;G06V10/75;G06N3/0464;G06N3/08
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種基于深度學習的馬匹速度計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、在比賽開始前，參與比賽的馬匹會圍繞著競賽場地行走，攝像機拍攝得到目標馬匹圍繞著競賽場地行走的視頻并發送至光流場計算模塊；拍攝過程中，所述攝像機會旋轉以保持目標馬匹在拍攝范圍內；

S2、對攝像機獲取的視頻進行圖像提取并計算連續圖像之間的光流場：

光流場計算模塊對于攝像機輸入的視頻譯碼成單獨的幀，并且每隔設定的幀數N提取一次圖像，即兩個連續圖像之間相隔N幀，并計算兩個連續圖像之間的光流場；

S3、對視頻進行對象人工智能檢測：

對象人工智能檢測模塊檢測視頻中出現的對象，并保存檢測到的各個對象的位置和大小，其中包括目標馬匹的位置和大小；對象的位置為其中心點的位置，大小包括長度和寬度；

S4、光流場過濾模塊根據步驟S3中檢測得到的對象，從步驟S2中得到的光流場中過濾掉所有移動的對象；

S5、攝像機速度計算模塊根據步驟S4中經過過濾后的光流場計算攝像機的方向和速度；

S6、計算兩張連續圖像之間的目標馬匹的速度：

根據對象人工智能檢測模塊檢測出的目標馬匹的位置，通過用目標馬匹在當前圖像的位置減去前一張圖像的位置來計算兩張連續圖像之間的目標馬匹的位移，位移的單位為像素/N幀；據此，目標馬匹速度計算模塊計算以像素/N幀為單位的最終攝像機速度即目標馬匹的速度H_p為：

ω是攝影機的角速度，單位為像素/N幀，是目標馬匹的中心的在前一張圖像的位置，而d是目標馬匹的中心的當前圖像的位置；

S7、輸出模塊將所有計算得到的兩個連續圖像之間的目標馬匹速度取平均得到目標馬匹的平均速度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2，設定的幀數為5幀。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中，采用Farneback的方法計算光流場。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，對象人工智能檢測模塊采用YOLOv3網絡實現對對象的人工智能檢測。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S6中，對H_p進行單位轉換，得到以馬匹長度/秒為單位的目標馬匹速度；

首先，通過H_p計算得到的以像素每秒為單位的目標馬匹速度

fps為視頻的每秒幀數；

然后，把像素將轉換成馬匹長度，計算得到以馬匹長度/秒為單位的目標馬匹速度V_t；

以像素每秒為單位的目標馬匹速度；Pixels為馬匹長度的像素數，單位為像素/馬匹長度。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，對于對象人工智能檢測模塊檢測得到的目標馬匹的長度，采用異常狀態檢測方法RANSAC來審核檢測到的馬匹長度；假設目標馬匹在視頻開始后的短時間內正常步行，則隨著出現新的數據點，新的回歸模型將根據這組采樣數據而更新；根據對照新的回歸模型檢查新的數據點，對照現有的回歸模型的優質數據點，任何異常數據值都將被移除，并替換為已知的有效長度。

7.一種基于深度學習的馬匹速度計算系統，其特征在于，包括：

攝像機：所述攝像機設于競賽場地，用于拍攝比賽前目標馬匹圍繞競賽場地行走的視頻，拍攝過程中，所述攝像機會旋轉以保持目標馬匹在拍攝范圍；

光流場計算模塊：用于對攝像機獲取的視頻進行圖像提取并計算連續圖像之間的光流場；

對象人工智能檢測模塊：用于利用人工智能檢測出視頻中的對象的位置和大小并保存；

光流場過濾模塊：用于根據對象人工智能檢測模塊的檢測結果，對光流場計算模塊計算得到的光流場進行過濾，過濾掉所有移動的對象；

攝像機速度計算模塊：用于利用經過光流場過濾模塊過濾的光流場計算攝像機的方向和速度；

目標馬匹速度計算模塊：用于根據對象人工智能檢測模塊的目標馬匹的位置，通過用目標馬匹在當前圖像中的位置減去前一張圖像中的位置來計算兩張連續圖像之間的馬匹的位移，并利用馬匹的位移對攝像機速度計算模塊計算得到的兩張連續圖像之間的攝像機速度進行調整，得到目標馬匹速度H_p，調整公式為ω是攝影機的角速度，單位為像素/N幀，是目標馬匹的中心的在前一張圖像的位置，而d是目標馬匹的中心的當前圖像的位置；

輸出模塊用于將得到的所有兩張連續圖像之間的目標馬匹速度取平均得到目標馬匹的平均速度并輸出。