YOLO学习笔记 | YOLOv8与卡尔曼滤波实现目标跟踪与预测(附代码)

YOLOv8与卡尔曼滤波实现目标跟踪与预测

    • 一、原理与公式
    • 二、分模块代码实现
      • 1. **卡尔曼滤波模块**
      • 2. **目标检测模块(YOLOv8)**
      • 3. **跟踪器模块(SORT算法)**
      • 4. **主程序流程**
    • 三、关键优化点
    • 四、匈牙利算法原理与公式
    • 五、Python代码实现
      • 1. **基础版匈牙利算法(手动实现)**
      • 2. **优化版(基于`scipy`库)**
    • 六、在目标跟踪中的应用示例
      • 1. **代价矩阵计算(IOU)**
      • 2. **更新跟踪器模块(完整版)**
      • 3. **完整主程序**
    • 七、关键改进说明

一、原理与公式

  1. 目标检测(YOLOv8)
    YOLOv8采用改进的CSPDarknet骨干网络和动态标签分配策略,提供高精度、实时的目标检测能力。检测结果为边界框([x1, y1, x2, y2, score, class]),作为跟踪的输入观测值。

  2. 卡尔曼滤波预测与更新
    卡尔曼滤波通过状态方程和观测方程对目标运动建模,结合预测与观测数据优化状态估计。

    • 状态量:通常为[x, y, a, h, dx, dy, da, dh],即中心点坐标、宽高比、高度及其速度分量。
    • 状态转移矩阵:假设匀速运动,状态转移矩阵F为:
      F = 

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