计算机视觉是人工智能的重要研究领域,目标检测作为计算机视觉的基础任务,是学术界和工业界的研究热点。其中,关于人的感知更是具有广泛的应用意义,尤其是在智能安防、无人驾驶和移动机器人等行业。在这些行业的解决方案中很多使用深度相机进行人的感知,以达到快速准确以及三维定位的目的。在一些商业化及开源代码中,一般只针对单一设备或特定场景,并且难以根据用户需求进行二次开发或功能扩展与删减。基于以上原因,本文提出基于深度相机,易于扩展且方便开发的人脸与行人感知系统。本系统主要分为四个模块:硬件层、驱动层、应用层、可视化层。层间,层内的功能单元相互独立,接口格式统一,易于调用,方便功能单元以插件形式扩展与删减;硬件层兼容异构的相机设备,包括多种深度相机,彩色相机;驱动层统一相机的接口;应用层内的某个单元可以方便被其他单元调用,例如检测单元可为跟踪单元服务;可视化层使用机器人操作系统的3D可视化工具,能够以多种显示方式查看结果。本系统针对相机个数可分为单深度相机系统与多深度相机系统,前者的感知应用包括人脸检测与识别,行人检测与跟踪;后者克服单深度相机系统覆盖面小的缺点,组成相机网络,实现对行人的跨区域长时间的跟踪。本系统针对人脸感知集成了快速人脸检测与识别算法,方便部署于低功耗设备。对于RGB相机,集成Dlib人脸检测器。对于深度相机,本文提出了基于Dlib训练器并联合RGB-D信息进行人脸(头)检测的方法,可使用深度相机准确检测人脸(头)。人脸识别模块使用特征脸与费希尔脸的方法。对于行人感知,本系统使用了传统的基于RGB-D的算法和基于多模态深度学习模型的方法,前者使用强大的三维图像处理库PCL进行开发,后者基于当前快速而高效的faster R-CNN框架。本系统的跟踪模块利用Tracking-by-Detection的思想,并使用扩展卡尔曼滤波的方法以达到抗遮挡的效果。最后,本系统使用多个深度相机组成网络,使用相机标定的方法使得每个相机知道其它相机以及地面的位置,从而重构相机所覆盖到的三维世界,实现跨区域长时间的行人跟踪。
