Object Re-identification (Re-ID)

إعادة التعرّف على الكائنات (Re-ID) مهمة في الرؤية الحاسوبية تتعرّف على الكائن نفسه عند ظهوره مجددًا في كاميرا مختلفة أو في وقت لاحق أو بعد احتجابه. فبينما يبلّغ اكتشاف الكائنات عن وجود شخص في صورة، تحدد Re-ID ما إذا كان ذلك الشخص هو نفسه الذي مرّ أمام كاميرا المدخل قبل عشر دقائق. ويتم ذلك بمقارنة المظهر، مثل ألوان الملابس وشكل الجسم والحقائب المحمولة أو لون المركبة وتفاصيل سقفها، ما يجعلها الأداة الرئيسية لربط المشاهدات ضمن شبكات الكاميرات التي لا تتداخل مجالات رؤيتها. وتُعد إعادة التعرّف على الأشخاص وإعادة التعرّف على المركبات الشكلين الأكثر دراسة.

آلية عمل إعادة التعرّف#

يحوّل نظام Re-ID كل كائن مكتشف إلى واصف مظهر موجز، ثم يقارن الواصفات:

1. الاكتشاف والقص: يحدد الكاشف كل شخص أو مركبة، ثم تُقص الصورة داخل صندوق الإحاطة الخاص به ويُعاد تغيير حجمها.
2. الترميز إلى تمثيل تضميني: تحوّل شبكة عصبية التفافية أو محوّل للرؤية الصورة المقصوصة إلى متجه يتكون من بضع مئات إلى بضعة آلاف من الأرقام، ويلخّص مظهر الكائن.
3. المطابقة باستخدام التشابه الجيبي: يُقيَّم التمثيل التضميني للاستعلام بمقارنته بمعرض من التمثيلات المخزّنة، ثم يُرتّب المعرض من الأكثر تشابهًا إلى الأقل؛ وتستخدم بعض الأنظمة المسافة الإقليدية بدلًا من ذلك.

تحدد عتبة لأعلى درجة ما إذا كان الاستعلام يعود إلى هوية معروفة أم إلى هوية جديدة:

تُدرَّب المُرمِّزات باستخدام التعلّم المترّي لتتقارب التمثيلات التضمينية للهوية نفسها وتتباعد تمثيلات الهويات المختلفة. وتجمع طريقة شائعة بين خسارة تصنيف الهوية وخسارة الثلاثيات، التي تقرّب صورة الارتكاز من صورة أخرى للهوية نفسها وتبعدها عن صورة لهوية مختلفة، مع استخدام التنقيب عن السلبيات الصعبة للتركيز على الحالات المتشابهة ظاهريًا. ويتمثل التحدي الأكبر في الثبات: إذ يجب أن ينتج عن الشخص نفسه تمثيلات تضمينية متقاربة عبر زوايا الرؤية والإضاءة والدقة والاحتجاب الجزئي.

إعادة التعرّف مقارنةً بالتتبّع والتعرّف على الوجوه#

غالبًا ما يختلط Re-ID بمهمتين مجاورتين:

• تتبّع الكائنات: يتابع الكائنات ضمن فيديو واحد عبر التنبؤ بحركتها، عادةً باستخدام مرشح Kalman، ومطابقة الصناديق بحسب التداخل من إطار إلى آخر. ويعتمد على الاستمرارية الزمنية، التي تنقطع عندما يُحتجب كائن مدة طويلة أو يغادر مجال الرؤية؛ وتستعيد Re-ID الهوية في هذه الفجوات تحديدًا.
• التعرّف على الوجوه: يحدد هوية الشخص من سمات الوجه التي تبقى مستقرة لسنوات، ويتطلب وجهًا ظاهرًا. أما إعادة التعرّف على الأشخاص فتعمل عند تصويرهم من الخلف وبدقة منخفضة، ولأنها تعتمد إلى حد كبير على الملابس، فإن صلاحيتها تقتصر عمومًا على بضع ساعات أو يوم واحد.

إعادة التعرّف ضمن متتبّعات الكائنات المتعددة#

منذ DeepSORT عام 2017، دمجت كثير من متتبّعات تتبّع الكائنات المتعددة (MOT) التمثيلات التضمينية لـ Re-ID مع مؤشرات الحركة، ليحافظ شخصان يتقاطع مسارهما على معرّفيهما، وليستعيد شخص يختفي خلف عمود معرّفه السابق. وفي وضع التتبّع في Ultralytics YOLO، تقبل متتبّعات BoT-SORT وDeep OC-SORT وTrackTrack الوسيط with_reid: True، ويمكنها تحميل مُرمِّزات Re-ID لـ YOLO26، من yolo26n-reid.onnx إلى yolo26x-reid.onnx، التي تُنزَّل عند استخدامها لأول مرة:

from ultralytics import YOLO
from ultralytics.utils import YAML
from ultralytics.utils.checks import check_yaml

# Copy the default TrackTrack settings and enable Re-ID with a YOLO26 appearance encoder
cfg = YAML.load(check_yaml("tracktrack.yaml"))
cfg.update(with_reid=True, model="yolo26n-reid.onnx")
YAML.save("tracktrack_reid.yaml", cfg)

# Track people (class 0); appearance embeddings help restore IDs after occlusions
model = YOLO("yolo26n.pt")
source = "https://github.com/ultralytics/assets/releases/download/v0.0.0/decelera_portrait_min.mov"
identities = set()
for result in model.track(source, tracker="tracktrack_reid.yaml", classes=[0], stream=True):
    if result.boxes.is_track:
        identities.update(result.boxes.id.int().tolist())

print(f"Person identities assigned: {len(identities)}")

كل معرّف يستعيده المتتبّع بعد احتجاب يجعل العدد المطبوع أقرب إلى العدد الحقيقي للأشخاص في الفيديو.

تطبيقات عملية#

• تحليلات التجزئة: يتيح ربط مشاهدات المتسوق عبر كاميرات الممرات إنشاء مسارات مجهولة الهوية على مستوى المتجر، وقياس أوقات البقاء ومسارات التحويل.
• إدارة المرور: تربط Re-ID للمركبات مشاهدات السيارة نفسها عند تقاطعات مختلفة لقياس أوقات السفر وتدفقات المنشأ والوجهة، حتى عندما يتعذر قراءة لوحات التسجيل.
• الرياضة: تحافظ Re-ID للاعبين على ثبات هوياتهم عندما يغادر اللاعبون إطار البث أو يتجمعون في اشتباك.
• أبحاث الحياة البرية: تحدد Re-ID للحيوانات الحُمُر الوحشية أو الحيتان أو السنوريات الكبيرة كلًّا على حدة من أنماط الفراء وعلامات الزعانف في صور مصائد الكاميرات والطائرات المسيّرة.

المقاييس ومعايير التقييم#

يُقيَّم Re-ID بوصفه مشكلة استرجاع. وتمثل دقة الرتبة الأولى نسبة الاستعلامات التي تُظهر فيها الصورة الأعلى ترتيبًا في المعرض الهوية الصحيحة، بينما يقيس متوسط الدقة (mAP) مدى جودة ترتيب جميع المطابقات الصحيحة في المعرض بأكمله. وتضم مجموعة Market-1501، المعيار الكلاسيكي لتقييم Re-ID للأشخاص، 32,668 صندوق إحاطة لـ1,501 شخص التقطتهم ست كاميرات في حرم جامعي.