计算机视觉之手势、面部、姿势捕捉以 Python Mediapipe为工具
文章目录
- 1.`Mediapipe`库概述
- 2.手势捕捉(`hands`)
- 3.面部捕捉(`face`)
- 4.姿势捕捉(`pose`)
1.Mediapipe库概述
Mediapipe是一个开源且强大的Python库，由Google开发和维护。它提供了丰富的工具和功能，用于处理实时多媒体数据。它可以帮助开发者快速构建各种视觉和音频处理应用，并允许他们灵活地定制和扩展库的功能。
Mediapipe库的主要功能包括：
- 视觉处理：Mediapipe可以进行人脸检测、姿势估计、手部跟踪等。它通过使用预训练的模型和算法来分析图像或视频，并提供相应的结果。这使得开发者能够轻松地实现各种视觉处理任务。
- 音频处理：Mediapipe还可以进行音频信号的处理，例如语音识别、音频增强、语音转换等。它提供了一些内置的音频处理模块，开发者可以使用这些模块来快速构建自己的音频处理流水线。
- 数据流处理：Mediapipe库还提供了一套用于处理数据流的工具。开发者可以使用这些工具来构建复杂的数据处理流程，包括数据的输入、输出、转换和合并等。这使得开发者能够更方便地处理实时多媒体数据流。
本期博客，作者将分享使用Mediapipe库实现手势、面部、动作识别的方法。
2.手势捕捉(hands)
该段代码使用OpenCV和MediaPipe库来检测摄像头视频中的手部，并在图像上绘制关键点和连接线。
import cv2import timeimport mediapipe as mpcapture = cv2.VideoCapture(0)mpHands = mp.solutions.handshands = mpHands.Hands()mpDraw = mp.solutions.drawing_utilspTime = 0cTime = 0while (capture.isOpened()):retval, img = capture.read()imgRGB = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)results = hands.process(imgRGB)if results.multi_hand_landmarks:for handLms in results.multi_hand_landmarks:for id, lm in enumerate(handLms.landmark):h, w, c = img.shapecx, cy = int(lm.x * w), int(lm.y * h)cv2.circle(img, (cx, cy), 15, (0, 255, 0), cv2.FILLED)mpDraw.draw_landmarks(img, handLms, mpHands.HAND_CONNECTIONS)cTime = time.time()fps = 1 / (cTime - pTime)pTime = cTimecv2.putText(img, "fps:"+str(int(fps)), (10, 70), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 2,(0, 0, 255), 2)cv2.imshow("Video", img) key = cv2.waitKey(1)if key == 32:breakcapture.release()cv2.destroyAllWindows()效果展示：
关于代码，具体解释如下：
导入所需的库：
- cv2：用于处理图像和视频的
OpenCV库。 - time：用于计算帧率的
Python标准库。 - mediapipe as mp：
MediaPipe库，用于手部检测和姿态估计。
- cv2：用于处理图像和视频的
创建视频捕获对象：
- 使用
cv2.VideoCapture(0)创建一个视频捕获对象，参数0表示使用默认摄像头。
- 使用
初始化MediaPipe手部检测器：
- 使用
mp.solutions.hands.Hands()创建一个手部检测器对象。 hands.process(imgRGB)将每个视频帧传递给检测器进行处理，并返回检测结果。
- 使用
处理每个视频帧：
- 使用
capture.read()读取视频帧，并将返回的结果存储在retval和img变量中。 - 使用
cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)将图像从BGR格式转换为RGB格式，以便与MediaPipe兼容。 - 使用
hands.process(imgRGB)对图像进行手部检测，返回结果保存在results变量中。
- 使用
绘制检测结果：
- 使用
results.multi_hand_landmarks判断是否检测到了手部。 - 对于每个检测到的手部，使用
handLms.landmark遍历所有关键点，并将其坐标从归一化坐标转换为图像上的实际坐标。 - 使用
cv2.circle()在图像中绘制关键点圆圈。 - 使用
mpDraw.draw_landmarks()在图像中绘制手部关键点和连接线。
- 使用
计算帧率：
- 使用
time.time()获取当前时间戳，计算时间间隔以确定帧率。 - 使用
cv2.putText()在图像上显示帧率。
- 使用
显示图像并等待按键：
- 使用
cv2.imshow()显示处理后的图像。 - 使用
cv2.waitKey(1)等待用户按键，参数1表示等待1毫秒。
- 使用
释放资源：
- 在循环结束后，使用
capture.release()释放视频捕获对象。 - 使用
cv2.destroyAllWindows()关闭所有窗口。
- 在循环结束后，使用
退出程序：
- 按下空格键（32）可以退出程序。
3.面部捕捉(face)
该段代码使用OpenCV和MediaPipe库来检测摄像头视频中的人脸，并在图像上绘制人脸关键点和轮廓。
import cv2import timeimport mediapipe as mpcapture = cv2.VideoCapture(0)mpFaceMesh = mp.solutions.face_meshfaceMesh = mpFaceMesh.FaceMesh()mpDraw = mp.solutions.drawing_utilspTime = 0# 上一帧的时间cTime = 0# 下一帧的时间while (capture.isOpened()):retval, img = capture.read()imgRGB = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)results = faceMesh.process(imgRGB)if results.multi_face_landmarks:for faceLms in results.multi_face_landmarks:for id, lm in enumerate(faceLms.landmark):h, w, c = img.shapecx, cy = int(lm.x * w), int(lm.y * h)# cv2.circle(img, (cx, cy), 15, (0, 255, 0), cv2.FILLED)mpDraw.draw_landmarks(img, faceLms, mpFaceMesh.FACEMESH_CONTOURS)cTime = time.time()fps = 1 / (cTime - pTime)pTime = cTimecv2.putText(img, "fps:" + str(int(fps)), (10, 60), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 3, (0, 0, 255), 3)cv2.imshow("Video", img)key = cv2.waitKey(1)if key == 32:breakcapture.release()cv2.destroyAllWindows()以电影情节画面替代摄像头画面，代码效果展示如下：
以下是代码的解释：
导入所需的库：
- cv2：用于处理图像和视频的OpenCV库。
- time：用于计算帧率的标准Python库。
- mediapipe as mp：MediaPipe库，用于人脸检测和特征点估计。
创建视频捕获对象：
- 使用
cv2.VideoCapture(0)创建一个视频捕获对象，参数0表示使用默认摄像头。
- 使用
初始化MediaPipe人脸检测器：
- 使用
mp.solutions.face_mesh.FaceMesh()创建一个人脸检测器对象。 faceMesh.process(imgRGB)将每个视频帧传递给检测器进行处理，并返回检测结果。
- 使用
处理每个视频帧：
- 使用
capture.read()读取视频帧，并将返回的结果存储在retval和img变量中。 - 使用
cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)将图像从BGR格式转换为RGB格式，以便与MediaPipe兼容。 - 使用
faceMesh.process(imgRGB)对图像进行人脸检测，返回结果保存在results变量中。
- 使用
绘制检测结果：
- 使用
results.multi_face_landmarks判断是否检测到了人脸。 - 对于每个检测到的人脸，使用
faceLms.landmark遍历所有关键点，并将其坐标从归一化坐标转换为图像上的实际坐标。 - 使用
mpDraw.draw_landmarks()在图像中绘制人脸关键点和轮廓。
- 使用
计算帧率：
- 使用
time.time()获取当前时间戳，计算时间间隔以确定帧率。 - 使用
cv2.putText()在图像上显示帧率。
- 使用
显示图像并等待按键：
- 使用
cv2.imshow()显示处理后的图像。 - 使用
cv2.waitKey(1)等待用户按键，参数1表示等待1毫秒。
- 使用
释放资源：
- 在循环结束后，使用
capture.release()释放视频捕获对象。 - 使用
cv2.destroyAllWindows()关闭所有窗口。
- 在循环结束后，使用
退出程序：
- 按下空格键（32）可以退出程序。
4.姿势捕捉(pose)
该段代码使用OpenCV和MediaPipe库来检测摄像头视频中的人体姿势，并在图像上绘制关键点和连接线。
import cv2import timeimport mediapipe as mpvideo = cv2.VideoCapture(0)mpPose = mp.solutions.posepose = mpPose.Pose()mpDraw = mp.solutions.drawing_utilspTime = 0# 上一帧的时间cTime = 0# 下一帧的时间while True:retval, img = video.read()imgRGB = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)results = pose.process(imgRGB)if results.pose_landmarks:for id, lm in enumerate(results.pose_landmarks.landmark):h, w, c = img.shapecx, cy = int(lm.x * w), int(lm.y * h)cv2.circle(img, (cx, cy), 15, (0, 255, 0), cv2.FILLED)mpDraw.draw_landmarks(img, results.pose_landmarks, mpPose.POSE_CONNECTIONS)cTime = time.time()fps = 1 / (cTime - pTime)pTime = cTimecv2.putText(img, "fps:" + str(int(fps)), (10, 60), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 3, (0, 0, 255), 3)cv2.imshow("Video", img)key = cv2.waitKey(10)if key == 32:breakvideo.release()cv2.destroyAllWindows()效果展示：
以下是代码的解释：
导入所需的库：
- cv2：用于处理图像和视频的OpenCV库。
- time：用于计算帧率的标准Python库。
- mediapipe as mp：MediaPipe库，用于人体姿势检测。
创建视频捕获对象：
- 使用
cv2.VideoCapture(0)创建一个视频捕获对象，参数0表示使用默认摄像头。
- 使用
初始化MediaPipe人体姿势检测器：
- 使用
mp.solutions.pose.Pose()创建一个人体姿势检测器对象。 pose.process(imgRGB)将每个视频帧传递给检测器进行处理，并返回检测结果。
- 使用
处理每个视频帧：
- 使用
video.read()读取视频帧，并将返回的结果存储在retval和img变量中。 - 使用
cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)将图像从BGR格式转换为RGB格式，以便与MediaPipe兼容。 - 使用
pose.process(imgRGB)对图像进行人体姿势检测，返回结果保存在results变量中。
- 使用
绘制检测结果：
- 使用
results.pose_landmarks判断是否检测到了人体姿势。 - 对于每个检测到的关键点，使用
landmark遍历所有关键点，并将其坐标从归一化坐标转换为图像上的实际坐标。 - 使用
cv2.circle()在图像中绘制关键点圆圈。 - 使用
mpDraw.draw_landmarks()在图像中绘制人体姿势关键点和连接线。
- 使用
计算帧率：
- 使用
time.time()获取当前时间戳，计算时间间隔以确定帧率。 - 使用
cv2.putText()在图像上显示帧率。
- 使用
显示图像并等待按键：
- 使用
cv2.imshow()显示处理后的图像。 - 使用
cv2.waitKey(10)等待用户按键，参数10表示等待10毫秒。
- 使用
释放资源：
- 在循环结束后，使用
video.release()释放视频捕获对象。 - 使用
cv2.destroyAllWindows()关闭所有窗口。
- 在循环结束后，使用
退出程序：
- 按下空格键（32）可以退出程序。
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