各位同学好,今天和大家分享一下如何使用 MediaPipe 完成 人体姿态关键点 的实时跟踪检测,先放张图看效果,FPS值为17,右下输出框为32个人体关键点的xy坐标。

有需要的可以使用 cv2.VideoCapture(0) 捕获电脑摄像头。本节就用马老师的视频来跟踪人体姿态。

ai边缘算法运用(人体姿态关键点实时跟踪)(1)

1. 导入工具包

# 安装opencv pip install opencv-contrib-python # 安装mediapipe pip install mediapipe # pip install mediapipe --user #有user报错的话试试这个 # 安装之后导入各个包 import cv2 #opencv import mediapipe as mp import time

人体姿态检测相关说明见官方文档: Pose - mediapipe (google.github.io)

MediaPipe Pose 中的地标模型预测了 33 个姿势地标的位置(见下图)。

2. 相关函数说明

从mediapipe中导入检测方法,今天我们使用 mediapipe.solutions.pose ,其他的后续章节再写。

mediapipe.solutions.hands # 手部关键点检测 mediapipe.solutions.pose # 人体姿态检测 mediapipe.solutions.face_mesh # 人脸网状检测 mediapipe.solutions.face_detection # 人脸识别 ....................

(1)mediapipe.solutions.pose.Pose()姿态关键点检测函数参数:

static_image_mode: 默认为 False ,将输入图像视为视频流。它将尝试在第一张图像中检测最突出的人,并在成功检测后进一步定位姿势地标。在随后的图像中,它只是简单地跟踪那些地标,而不会调用另一个检测,直到失去对目标的跟踪,可以减少计算和延迟。若为 True ,则会对每张输入图像执行人体检测方法,非常适合处理一批静态的、可能不相关的图像。

model_complexity: 默认为 1 ,姿势地标模型的复杂度:0、1 、2。地标准确度和推理延迟通常随着模型复杂度的增加而增加。

smooth_landmarks: 默认为 True ,平滑图像,过滤不同的输入图像上的姿势地标以减少抖动,但如果 static_image_mode 也设置为 True 则忽略。

upper_body_only: 默认为 False ,是否只检测上半身的地标。人体姿势共有33个地标,上半身的姿势地标有25个。

enable_segmentation: 默认为 False 。如果设置为 true,除了姿势地标之外,该解决方案还会生成分割掩码。

smooth_segmentation: 默认为 True ,过滤不同的输入图像上的分割掩码以减少抖动,但如果 enable_segmentation 设置为 False ,或者 static_image_mode 设置为 True 则忽略。

min_detection_confidence: 默认为 0.5 ,来自人员检测模型的最小置信值 (0-1之间) ,高于该阈值则认为检测视为成功。

min_tracking_confidence: 默认为 0.5 。 来自地标跟踪模型的最小置信值 (0-1之间) ,用于将被视为成功跟踪的姿势地标,否则将在下一个输入图像上自动调用人物检测。将其设置为更高的值可以提高解决方案的稳健性,但代价是更高的延迟。如果 static_image_modeTrue ,则人员检测将在每帧图像上运行。

返回值:

具有 " pose_landmarks " 字段的 NamedTuple 对象,其中包含检测到的最突出人物的姿势坐标。

(2)mediapipe.solutions.drawing_utils.draw_landmarks()绘制手部关键点的连线

参数:

image: 需要画图的原始图片

landmark_list: 检测到的手部关键点坐标

connections: 连接线,需要把那些坐标连接起来

landmark_drawing_spec: 坐标的颜色,粗细

connection_drawing_spec: 连接线的粗细,颜色等

3. 绘制关键点和连线

使用 cv2.VideoCapture() 读取视频文件时,文件路径最好不要出现中文,防止报错。

变量.read() 每次执行就从视频中提取一帧图片 ,需要循环来不断提取。用 success 来接收是否能打开, 返回True表示可以打开img保存返回的每一帧图像

由于读入视频图像通道一般为 RGB ,而 opencv 中图像通道的格式为 BGR ,因此需要 cv2.cvtColor() 函数 将opencv读入的视频图像转为RGB格式 cv2.COLOR_BGR2RGB

在绘制人体关键点时 mpDraw.draw_landmarks()results.pose_landmarks 获取所有关键点信息;如果不传入参数 mpPose.POSE_CONNECTIONS ,那么就不会绘制关键点之间的连线 。

import cv2 import mediapipe as mp import time # 导入姿态跟踪方法 mpPose = mp.solutions.pose # 姿态识别方法 pose = mpPose.Pose(static_image_mode=False, # 静态图模式,False代表置信度高时继续跟踪,True代表实时跟踪检测新的结果 #upper_body_only=False, # 是否只检测上半身 smooth_landmarks=True, # 平滑,一般为True min_detection_confidence=0.5, # 检测置信度 min_tracking_confidence=0.5) # 跟踪置信度 # 检测置信度大于0.5代表检测到了,若此时跟踪置信度大于0.5就继续跟踪,小于就沿用上一次,避免一次又一次重复使用模型 # 导入绘图方法 mpDraw = mp.solutions.drawing_utils #(1)导入视频 filepath = 'C:\\GameDownload\\Deep Learning\\master.mp4' cap = cv2.VideoCapture(filepath) pTime = 0 # 设置第一帧开始处理的起始时间 #(2)处理每一帧图像 while True: # 接收图片是否导入成功、帧图像 success, img = cap.read() # 将导入的BGR格式图像转为RGB格式 imgRGB = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB) # 将图像传给姿态识别模型 results = pose.process(imgRGB) # 查看体态关键点坐标,返回x,y,z,visibility # print(results.pose_landmarks) # 如果检测到体态就执行下面内容,没检测到就不执行 if results.pose_landmarks: # 绘制姿态坐标点,img为画板,传入姿态点坐标,坐标连线 mpDraw.draw_landmarks(img, results.pose_landmarks, mpPose.POSE_CONNECTIONS) # 查看FPS cTime = time.time() #处理完一帧图像的时间 fps = 1/(cTime-pTime) pTime = cTime #重置起始时间 # 在视频上显示fps信息,先转换成整数再变成字符串形式,文本显示坐标,文本字体,文本大小 cv2.putText(img, str(int(fps)), (70,50), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 3, (255,0,0), 3) # 显示图像,输入窗口名及图像数据 cv2.imshow('image', img) if cv2.waitKey(10) & 0xFF==27: #每帧滞留15毫秒后消失,ESC键退出 break # 释放视频资源 cap.release() cv2.destroyAllWindows()

绘制人体33个关键点及连线

ai边缘算法运用(人体姿态关键点实时跟踪)(2)

ai边缘算法运用(人体姿态关键点实时跟踪)(3)

4. 保存坐标点信息,绘图编辑

接下来,我们 将33个关键点的坐标保存下来 ,并将这些关键点放大一些,使其更加明显。因此我们补充上面的代码。

由于 results.pose_landmarks.landmark 中保存的 xyz坐标是归一化后的 比例坐标 ,即某一像素点在图像的某一比例位置,如[0.5, 0.5]。我们需要将其转为 像素坐标 ,如[200,200], 像素坐标一定是整数 。通过 图像宽高乘以各自比例即可得到像素坐标下的宽高 。为了能更明显的显示关键点,把关键点画的大一些,只需 以关键点的像素坐标为圆心画圆 cv2.circle() 即可。将像素坐标保存到 lmlist 中 。

import cv2 import mediapipe as mp import time # 导入姿态跟踪方法 mpPose = mp.solutions.pose # 姿态识别方法 pose = mpPose.Pose(static_image_mode=False, # 静态图模式,False代表置信度高时继续跟踪,True代表实时跟踪检测新的结果 #upper_body_only=False, # 是否只检测上半身 smooth_landmarks=True, # 平滑,一般为True min_detection_confidence=0.5, # 检测置信度 min_tracking_confidence=0.5) # 跟踪置信度 # 检测置信度大于0.5代表检测到了,若此时跟踪置信度大于0.5就继续跟踪,小于就沿用上一次,避免一次又一次重复使用模型 # 导入绘图方法 mpDraw = mp.solutions.drawing_utils #(1)导入视频 filepath = 'C:\\GameDownload\\Deep Learning\\master.mp4' cap = cv2.VideoCapture(filepath) pTime = 0 # 设置第一帧开始处理的起始时间 #(2)处理每一帧图像 lmlist = [] # 存放人体关键点信息 while True: # 接收图片是否导入成功、帧图像 success, img = cap.read() # 将导入的BGR格式图像转为RGB格式 imgRGB = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB) # 将图像传给姿态识别模型 results = pose.process(imgRGB) # 查看体态关键点坐标,返回x,y,z,visibility # print(results.pose_landmarks) # 如果检测到体态就执行下面内容,没检测到就不执行 if results.pose_landmarks: # 绘制姿态坐标点,img为画板,传入姿态点坐标,坐标连线 mpDraw.draw_landmarks(img, results.pose_landmarks, mpPose.POSE_CONNECTIONS) # 获取32个人体关键点坐标, index记录是第几个关键点 for index, lm in enumerate(results.pose_landmarks.landmark): # 保存每帧图像的宽、高、通道数 h, w, c = img.shape # 得到的关键点坐标x/y/z/visibility都是比例坐标,在[0,1]之间 # 转换为像素坐标(cx,cy),图像的实际长宽乘以比例,像素坐标一定是整数 cx, cy = int(lm.x * w), int(lm.y * h) # 打印坐标信息 print(index, cx, cy) # 保存坐标信息 lmlist.append((cx, cy)) # 在关键点上画圆圈,img画板,以(cx,cy)为圆心,半径5,颜色绿色,填充圆圈 cv2.circle(img, (cx,cy), 3, (0,255,0), cv2.FILLED) # 查看FPS cTime = time.time() #处理完一帧图像的时间 fps = 1/(cTime-pTime) pTime = cTime #重置起始时间 # 在视频上显示fps信息,先转换成整数再变成字符串形式,文本显示坐标,文本字体,文本大小 cv2.putText(img, str(int(fps)), (70,50), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 3, (255,0,0), 3) # 显示图像,输入窗口名及图像数据 cv2.imshow('image', img) if cv2.waitKey(10) & 0xFF==27: #每帧滞留15毫秒后消失,ESC键退出 break # 释放视频资源 cap.release() cv2.destroyAllWindows()

结果如下,右下输出框打印每一帧图像的关键点的xy坐标信息

ai边缘算法运用(人体姿态关键点实时跟踪)(4)

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