<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">inform</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Информатика</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Informatics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1816-0301</issn><issn pub-type="epub">2617-6963</issn><publisher><publisher-name>UIIP NASB</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.37661/1816-0301-2025-22-1-66-72</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">inform-1328</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ, ИЗОБРАЖЕНИЙ, РЕЧИ, ТЕКСТА И РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>SIGNAL, IMAGE, SPEECH, TEXT PROCESSING AND PATTERN RECOGNITION</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Сравнительный анализ алгоритмов отслеживания объектов</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Comparative analysis of object tracking algorithms</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Залесский</surname><given-names>Б. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Zalesky</surname><given-names>B. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Залесский Борис Андреевич - доктор физико-математических наук.</p><p>Ул. Сурганова, 6, Минск, 220012</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Boris A. Zalesky - D. Sc. (Eng.).</p><p>St. Surganova, 6, Minsk, 220012</p></bio><email xlink:type="simple">zalesky@newman.bas-net.by</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Иванюкович</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Ivanyukovich</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Иванюкович Владимир Александрович - стажер младшего научного сотрудника.</p><p>Ул. Сурганова, 6, Минск, 220012</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Vladimir A. Ivanyukovich - Trainee of Junior Researcher.</p><p>St. Surganova, 6, Minsk, 220012</p></bio><email xlink:type="simple">zalesky@newman.bas-net.by</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Реер</surname><given-names>К. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Reer</surname><given-names>K. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Реер Кирилл Васильевич - стажер младшего научного сотрудника.</p><p>Ул. Сурганова, 6, Минск, 220012</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Kirill V. Reer - Trainee of Junior Researcher.</p><p>St. Surganova, 6, Minsk, 220012</p></bio><email xlink:type="simple">zalesky@newman.bas-net.by</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Старикович</surname><given-names>Д. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Starikovich</surname><given-names>D. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Старикович Данила Александрович - стажер младшего научного сотрудника.</p><p>Ул. Сурганова, 6, Минск, 220012</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Danila A. Starikovich - Trainee of Junior Researcher.</p><p>St. Surganova, 6, Minsk, 220012</p></bio><email xlink:type="simple">zalesky@newman.bas-net.by</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>The United Institute of Informatics Problems of the National Academy of Sciences of Belarus</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>31</day><month>03</month><year>2025</year></pub-date><volume>22</volume><issue>1</issue><fpage>66</fpage><lpage>72</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Залесский Б.А., Иванюкович В.А., Реер К.В., Старикович Д.А., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Залесский Б.А., Иванюкович В.А., Реер К.В., Старикович Д.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Zalesky B.A., Ivanyukovich V.A., Reer K.V., Starikovich D.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://inf.grid.by/jour/article/view/1328">https://inf.grid.by/jour/article/view/1328</self-uri><abstract><sec><title>Цели</title><p>Цели. Представляются результаты вычисления и сравнительного анализа характеристик нейросетевого алгоритма отслеживания объекта (трекера), предложенного авторами в работе [<xref ref-type="bibr" rid="cit1">1</xref>], с двумя другими алгоритмами при решении актуальной задачи автоматического обнаружения и дальнейшего сопровождения дронов. Для сравнительного анализа были выбраны: ByteTrack – один из лучших в настоящее время среди трекеров открытого доступа и простой трекер, основанный на использовании нейросетевого детектора и корреляции вместе с фильтром Калмана. Первый из трекеров был выбран потому, что он может быть реализован на языке C++ без применения сторонних библиотек и фреймворков и использован на малых вычислителях в режиме реального времени. Второй трекер тестировался для выяснения того, насколько новые трекеры лучше простых хорошо известных. Особенность используемых алгоритмов заключается в автоматическом обнаружении и захвате дрона, его дальнейшем надежном сопровождении, быстром повторном захвате в случае срыва сопровождения, захвате другого дрона при исчезновении сопровождаемого объекта. В анализируемых трекерах обнаружение дрона на кадрах видео осуществляется с помощью нейронной сети-детектора, а сопровождение – с помощью нейронной сети-детектора и разработанных алгоритмов.</p></sec><sec><title>Методы</title><p>Методы. Для проведения сравнительного анализа алгоритмов отслеживания объекта были созданы и размечены два датасета. Они представляют собой видео, на кадрах которых присутствуют дроны разных типов. Первый из датасетов, содержащий 36 895 кадров, использовался для обучения алгоритмов, а второй, состоящий из 8678 кадров, – для вычисления характеристик алгоритмов и выполнения сравнительного анализа. Видео обучающего и тестового датасетов сняты разными камерами в различных условиях. Для обучения нейросетевой части трекеров были написаны версии алгоритмов на языке программирования Python, а для вычисления и анализа характеристик в условиях, близких к реальным, – на языке С++, что потребовало конвертации обученной сети с помощью фреймворка TensorRT. Также были реализованы программные средства сбора и обработки экспериментальных данных.</p></sec><sec><title>Результаты</title><p>Результаты. Проведенный сравнительный анализ трех алгоритмов отслеживания объекта позволил вычислить и сравнить их характеристики, а также сделать выводы о способе обучения использованной нейронной сети-детектора; о возможности применения трекеров в режиме реального времени на бюджетных персональных компьютерах с бюджетными видеокартами, имеющими программно-аппаратную архитектуру CUDA, и о применимости двух из них для решения задачи практического отслеживания дронов, наблюдаемых видеокамерами, с достаточной точностью и надежностью. Из трех протестированных алгоритмов наилучшие характеристики имеет разработанный авторами.</p></sec><sec><title>Заключение</title><p>Заключение. Проведенный сравнительный анализ трекеров показал возможность практического применения трекера и алгоритма ByteTrack для решения задачи отслеживания дронов, однако в настоящее время сохраняется проблема обнаружения малоразмерных беспилотных летательных аппаратов.</p></sec></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><sec><title>Objectives</title><p>Objectives. The article presents the results of calculation and comparative analysis of the characteristics of the algorithm proposed by the authors in [<xref ref-type="bibr" rid="cit1">1</xref>] for tracking an object captured by a video camera, when solving the urgent task of automatic detection and tracking of drones. Two algorithms were selected for comparative analysis, one of which is the currently known open source ByteTrack tracker, and the other is a simple tracker based on the use of the neural network, correlation comparison together with Kalman filter. The first tracker was chosen because it can be implemented in C++ without using third-party libraries and frameworks and used on small computers in real time. The second tracker was used to determine how much better new trackers are than simple, long-used ones. The specificity of the used algorithms is automatic detection and capture of the drone, its further reliable tracking, quick repeated capture in case of tracking failure, capture of another drone when the tracked object disappears. In the used trackers, drone detection in video frames is carried out using a neural network detector, and tracking is done with the help of the neural network detector and developed tracking algorithms.</p></sec><sec><title>Methods</title><p>Methods. To perform a comparative analysis of object tracking algorithms, two datasets consisting of video frames that contain drone images were created and labeled. The training dataset consists of 36895 frames whereas testing one contains 8678 images. The videos of the training and test datasets were shot with different cameras in different conditions. To train the neural network part of the trackers, versions of the algorithms were written in the Python programming language, and to calculate and analyze characteristics in conditions close to real ones, in C++, which required converting the trained network using the TensorRT framework. Software tools for gathering and processing experimental data were also implemented.</p></sec><sec><title>Results</title><p>Results. The comparative analysis of three object tracking algorithms allowed us to calculate and compare the characteristics of these trackers, as well as draw conclusions about the method of training the used neural network detector; about the possibility of using trackers in real time on budget personal computers with budget video cards that have the CUDA software and hardware architecture, about the applicability of two of them for solving the problem of practical tracking of drones observed by video cameras with sufficient accuracy and reliability. Of the three tested algorithms the tracker previously developed by the authors has the best characteristics.</p></sec><sec><title>Conclusion</title><p>Conclusion. The comparative analysis of the above-mentioned trackers showed the possibility of practical application of the tracker and the ByteTrack algorithm for solving the problem of tracking drones, however, there is still a problem with detecting small-sized unmanned aerial vehicles.</p></sec></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>идео</kwd><kwd>детекторы объектов</kwd><kwd>нейронные сети</kwd><kwd>алгоритмы отслеживания</kwd><kwd>дроны</kwd><kwd>характеристики трекеров</kwd><kwd>сравнительный анализ</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>video</kwd><kwd>object detectors</kwd><kwd>neural networks</kwd><kwd>tracking algorithms</kwd><kwd>drones</kwd><kwd>tracker characteristics</kwd><kwd>comparative analysis</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Залесский, Б. А. Алгоритм сопровождения объекта, наблюдаемого видеокамерой / Б. А. Залесский, В. А. Иванюкович // Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2024. – Т. 68, № 2. – С. 105–111.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zalesky B. A., Ivanyukovich V. A. Algorithm for tracking an object observed by a video camera. Doklady Nacionalʹnoj akademii nauk Belarusi [Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus], 2024, vol. 68, no. 2, pp. 105–111 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Proc. of Conf. on Computer Vision and Pattern Recognition 2024 (CVPR 2024). – Seattle, 17–21 June 2024. – URL: https://cvpr.thecvf.com/Conferences/2024 (date of access: 24.01.2025).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Proceedings of Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 2024 (CVPR 2024). Seattle, 17–21 June 2024. Available at: https://cvpr.thecvf.com/Conferences/2024 (accessed 24.01.2025).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Proc. of Conf. on Computer Vision and Pattern Recognition 2023 (CVPR 2023). – Vancouver, 18–22 June 2023. – URL: https://openaccess.thecvf.com/CVPR2023 (date of access: 24.01.2025).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Proceedings of Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 2023 (CVPR 2023). Vancouver, 18–22 June 2023. Available at: https://openaccess.thecvf.com/CVPR2023 (accessed 24.01.2025).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
