计算机视觉人体骨骼点动作识别-1.训练自己的关键点检测模型

人体关键点检测算法

关键点并不特指人体骨骼关键点，还有人脸关键点，物体的关键点。其中人体的关键点，也叫作pose Estimation，是最热门，也是最有难度，应用最广的。

应用可以包括：行为识别，人机交互，智能家居，虚拟现实。
具体细分下来可以分为：单人/多人，2D/3D。

关键点检测算法，总体分为3类

• 方法1：基于坐标（coordinate）
  
• 方法2：基于概率图（heatmap）

• 方法3：基于heatmap和offset（偏移）

单人2D关键点检测算法

多人2D关键点检测算法

自上而下精度高。自下而上速度快。

3D关键点检测算法

训练自己的关键点检测模型

我们实际上做的是单人的行为识别，但是配合yolo可以实现多人的检测。

采集数据集

注意：数据集中的衣服跟实际推理时候的衣服不一样都会影响效果。
工业场景下，使用高精度的动作捕捉服获得样本。我们是用mediapipe或者open pose来获得样本即可。python使用3.7版本，因为windows环境下，我们的动作捕捉脚本不支持3.8.
conda的环境要求：

• python==3.7
• pytorch根据自己的cuda版本匹配（nvcc --version 看cuda版本）
• mediapipe（只能使用pip安装）
• yolov5
• pandas

 """
使用MP采集各种人体姿态训练素材
保存姿态图片，以及
"""
import torch
import cv2
import numpy as np

import mediapipe as mp
mp_drawing = mp.solutions.drawing_utils
mp_drawing_styles = mp.solutions.drawing_styles

import time

class Mpkeypoints:
    """
    获取人体Pose关键点
    """
    def __init__(self):
        
        self.mp_pose = mp.solutions.pose
        self.pose = self.mp_pose.Pose(min_detection_confidence=0.5,min_tracking_confidence=0.5)
        self.save_count = 1
    def getFramePose(self,image):
        """
        获取关键点
        """
        image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        results = self.pose.process(image)
        return results.pose_landmarks,self.mp_pose.POSE_CONNECTIONS,results

    def landmark_to_csv(self,frame,frame_index):
        """
        获取特征
        1.获取6个关键点
        2.特征保存到CSV文件、原图、渲染图保存到文件夹
        """
        frame_copy = frame.copy()
        frame_h,frame_w= frame_copy.shape[:2]
        # 获取关键点
        pose_landmarks,conns,results = self.getFramePose(frame)

        # 判断画面中是否有关键点：
        if  pose_landmarks:
            p_list = [[landmark.x,landmark.y] for landmark in pose_landmarks.landmark[11:17]]
            # 转为numpy，才能广播计算
            p_list = np.asarray(p_list)
            # 原图上绘制

            resize_points = []
            for x,y in p_list:
                p_x = int(x * frame_w)
                p_y = int(y * frame_h)
                cv2.circle(frame_copy,(p_x,p_y),10,(0,255,0),-1)
                resize_points.append(x)
                resize_points.append(y)

            # 每隔5帧保存
            if frame_index % 2 == 0:
                
                # 保存原始图片
                file_name = './data/pose/raw/raw_{}.jpg'.format(frame_index)
                cv2.imwrite(file_name,frame)
                # 保存渲染图
                file_name = './data/pose/render/rend_{}.jpg'.format(frame_index)
                cv2.imwrite(file_name,frame_copy)
                # 保存关键点
                file_name = './data/pose/txt/frame_{}.txt'.format(frame_index)
                with open(file_name,'w') as f:
                    for p in resize_points:
                        f.write('%s\n' % p)

                print('成功保存：第{}帧，共保存了{}个'.format(frame_index,self.save_count))
                self.save_count +=1
        return frame_copy
      



class Pose_detect:

    def __init__(self):
        
        # 加载模型
        self.model = torch.hub.load('./yolov5', 'custom', path='./weights/yolov5m.pt',source='local')  # local repo
        # 置信度阈值
        self.model.conf = 0.4
        # 加载摄像头
        self.cap = cv2.VideoCapture(0)

        # 画面宽度和高度
        self.frame_w = int(self.cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
        self.frame_h = int(self.cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
        
        # 关键点检测
        self.mp_keypoints = Mpkeypoints()

    def detect(self):
        
        # 帧数
        frame_index = 4000
        while True:
            ret,frame = self.cap.read()

            if frame is None:
                break
            # 转为RGB
            img_cvt = cv2.cvtColor(frame,cv2.COLOR_BGR2RGB)
            # 推理
            results = self.model(img_cvt)

            pd = results.pandas().xyxy[0]
            person_list = pd[pd['name']=='person'].to_numpy()

            
            # 遍历每辆车
            for person in person_list:
                l,t,r,b = person[:4].astype('int')

                frame_crop = frame[t:b,l:r]

                # 关键点检测
                frame_back = self.mp_keypoints.landmark_to_csv(frame_crop,frame_index)
                
                cv2.rectangle(frame, (l,t), (r,b), (0,255,0),5)
                # cv2.putText(frame, str(r-l), (l,t-10), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 10, (0,255,0),5)

     
                cv2.imshow('demo',frame_back)
                if cv2.waitKey(10) & 0xFF == ord('q'):
                    break
            
            frame_index +=1

        self.cap.release()
        cv2.destroyAllWindows()


plate = Pose_detect()            
plate.detect()

训练模型

我们做的是行为识别方法一的实现方式，最后训练猫狗的模型，识别猫狗行为也是可以的。
安装jupterlab：pip install jupyterlab 如果用着用着崩了，重启一下就好了。