Compare commits
19
Commits
266adb892a
..
elisha
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
|
60d020fb1e | ||
|
|
e5e9354a51 | ||
|
|
35b185e3f5 | ||
|
|
096ee5143f | ||
|
|
e74f1b09d7 | ||
|
|
1b9a1b2c3d | ||
|
|
d3d6c647a6 | ||
|
|
b0f04daa78 | ||
|
|
0b3c74c463 | ||
|
|
488db0f2db | ||
|
|
bf4be1cdff | ||
|
|
0415ff9f42 | ||
|
|
c72ff7ded0 | ||
|
|
2999f8f274 | ||
|
|
f494a214fd | ||
|
|
028adb6f06 | ||
|
|
fbe72d28d0 | ||
|
|
24ba4e3840 | ||
|
|
e2e24a5e7e |
@@ -0,0 +1,4 @@
|
||||
[submodule "submodules/OAK-HumanPoseEstimation"]
|
||||
path = submodules/OAK-HumanPoseEstimation
|
||||
url = https://github.com/kschlegel/OAK-HumanPoseEstimation.git
|
||||
branch = main
|
||||
@@ -1,168 +1,417 @@
|
||||
## О проекте
|
||||
Проект позволяет управлять роботом (в симуляторе) с помощью жестов рук, распознаваемых через камеру. Используется MediaPipe для детекции скелета.
|
||||
# Распознавание жестов на основе скелета
|
||||
Проект позволяет распознавать статические и динамические жесты человека по данным скелета, полученным с помощью MediaPipe (или OAK‑камеры). Реализованы:
|
||||
- детекция скелета (33 ключевые точки);
|
||||
- геометрическое и ML‑распознавание специальных жестов (например, «домик», «крест»);
|
||||
- сбор и разметка собственных наборов данных;
|
||||
- обучение моделей (MLP, Random Forest, Logistic Regression – для статики; LSTM – для динамики);
|
||||
- оценка качества моделей.
|
||||
|
||||
**Проект не включает симулятор робота или управление движением** – это отдельный репозиторий. Здесь представлена только библиотека распознавания жестов.
|
||||
|
||||
## Структура проекта
|
||||
```
|
||||
gesture_robot/
|
||||
gesture_rec/
|
||||
├── camera # Методы для захвата видеоряда с разных источников
|
||||
│ ├── base_camera.py # Базовый класс
|
||||
│ ├── factory.py # Конвейер создания камеры
|
||||
│ ├── oak_camera.py # Реализация для oak
|
||||
│ └── web_camera.py # Реализация для web
|
||||
├── skeleton/ # Детекция скелета (MediaPipe)
|
||||
│ └── mediapipe_detector.py
|
||||
├── gesture_control/ # Управление жестами
|
||||
│ └── special_gestures.py # Специальные жесты по геометрии
|
||||
├── ml_gestures/ # ML для специальных жестов
|
||||
│ ├── feature_extractor.py
|
||||
│ ├── predict.py
|
||||
│ └── train.py
|
||||
├── skeleton/ # Детекция скелета
|
||||
│ ├── oak_pose_detector.py # Детектор на oak (efficienthrnet)
|
||||
│ └── mediapipe_detector.py # MediaPipe
|
||||
├── gesture_control/
|
||||
│ ├── arm_control.py # Преобразование позы в значения для угловой и линейной скоростей
|
||||
│ └── special_gestures.py # Специальные жесты (геометрия или ML)
|
||||
├── ml_gestures/ # ML для статичных жестов
|
||||
│ ├── feature_extractor.py # Нормализация landmarks
|
||||
│ ├── predict.py # класс-обёртка для предсказания
|
||||
│ └── train.py # обучение классификаторов
|
||||
├── ml_gestures_dynamic/ # ML для динамических жестов
|
||||
│ ├── feature_extractor.py
|
||||
│ ├── sequence_utils.py
|
||||
│ ├── predict.py
|
||||
│ ├── evaluate.py
|
||||
│ └── train.py
|
||||
└── utils/ # Вспомогательные скрипты
|
||||
├── annotate.py # Разметка изображений
|
||||
├── capture_photo.py # Съёмка фото с камеры
|
||||
└── record_dynamic.py # Разметка видеопоследовательности
|
||||
│ ├── sequence_utils.py # Загрузка данных
|
||||
│ ├── predict.py # Класс для предсказания (с буфером)
|
||||
│ ├── evaluate.py # Оценка LSTM
|
||||
│ └── train.py # Обучение LSTM
|
||||
├── utils/ # Вспомогательные скрипты
|
||||
│ ├── annotate.py # Разметка изображений
|
||||
│ ├── capture_photo.py # Съёмка фото с камеры
|
||||
│ └── record_dynamic.py # Разметка видеопоследовательности
|
||||
└── submodules # Внешние зависимости (git submodule)
|
||||
└── OAK-HumanPoseEstimation # Репозиторий для работы с OAK
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Подготовка и запуск
|
||||
|
||||
### Установка зависимостей
|
||||
|
||||
pip install -r requirements.txt
|
||||
|
||||
### Настройка параметров
|
||||
Все основные параметры вынесены в `config.py`. Основные:
|
||||
- `CAMERA_ID` - индекс камеры (по умолчанию 0)
|
||||
- `MIRROR_CAMERA` - зеркальное отображение (True для фронтальной камеры).
|
||||
- `ARM_CONTROL` - настройки управления жестами (геометрией) управления
|
||||
- `linear_arm` - рука, отвечающая за изменение линейной скорости
|
||||
- `angular_arm` - рука, отвечающая за изменение угловой скорости
|
||||
- `max_speed_linear` - максимальная линейная скорость (по умолчанию 1)
|
||||
- `max_speed_angular` - максимальная угловая скорость (по умолчанию 1)
|
||||
- `dead_zone` - мёртвая зона - доля от ширины плеч/высоты торса (по умолчанию 0.2) для предотвращения ложных срабатываний
|
||||
- `debug` - Режим отладки, вкл/выкл логи (по умолчанию False)
|
||||
- `SPECIAL_GESTURE_MODE` - способ детекции специальных статических жестов (ml или geometric)
|
||||
- `ML_GESTURE_MODEL` - путь до весов ml модели статических жестов
|
||||
- `ML_GESTURE_CLASSES` - список классов детектируемых жестов, + none
|
||||
- `ROBOT_MODE` - simulator (мини игра проехать роботом мимо препятствий) или dummy (простой модуль, пишуший отправленную команду, для первичной отладки)
|
||||
- `ROBOT_IMAGE_PATH` - путь до картинки робота, который будет ездить в симуляции (если не указать будет треугольник просто)
|
||||
- параметры для симулятора карты:
|
||||
- `MAP_WIDTH` - ширина карты
|
||||
- `MAP_HEIGHT` - высота карты
|
||||
- `MAP_OBSTACLES` - лист препятствий в формате (x, y, width, height)
|
||||
- `START_POS` - стартовая позиция робота
|
||||
- `FINISH_POS` - позиция финиша
|
||||
- `ROBOT_RADIUS` - радиус робота
|
||||
|
||||
### Примеры запуска
|
||||
#### Запуск с геометрическим распознаванием
|
||||
1. Настройте `config.py`:
|
||||
- `MIRROR_CAMERA = True` – для фронтальной камеры.
|
||||
- `SPECIAL_GESTURE_MODE = 'geometric'`.
|
||||
2. Запустите основной скрипт:
|
||||
## Установка и настройка
|
||||
### 1. Клонирование репозитория
|
||||
```
|
||||
python3 main.py
|
||||
git clone --recursive https://git.robofob.ru/sirius/gesture_rec.git
|
||||
cd gesture_rec
|
||||
```
|
||||
Если вдруг уже склонировали без `--recursive`, выполните подгрузку модулей:
|
||||
```
|
||||
cd gesture_rec
|
||||
git submodule update --init --recursive
|
||||
```
|
||||
### 2. Создание виртуального окружения
|
||||
Рекомендуется использовать виртуальное окружение и Python 3.10:
|
||||
```
|
||||
python3.10 -m venv venv
|
||||
source venv/bin/activate
|
||||
```
|
||||
3. Запустится симулятор и изображение с камеры
|
||||
|
||||
#### Запуск с ML-распознаванием статических жестов
|
||||
1. Соберите датасет с нужными изображениями фото. Можете заснять собственные через `utils/capture_photo.py`:
|
||||
Если у вас не скачен питон этой версии, сначала выполните:
|
||||
```
|
||||
python3 -m utils/capture_photo.py --dir data/raw
|
||||
sudo apt install python3.10 python3.10-venv
|
||||
```
|
||||
|
||||
Если у нас не устанавливается питон 3.10, то это потому что он отсутствует в официальных репозиториях по умолчанию, надо добавить репозиторий перед скачиванием:
|
||||
```
|
||||
sudo apt update && sudo apt install -y software-properties-common
|
||||
sudo add-apt-repository ppa:deadsnakes/ppa
|
||||
sudo apt update
|
||||
```
|
||||
|
||||
To install pip:
|
||||
|
||||
sudo apt install -y python3-pip
|
||||
|
||||
### 3. Установка зависимостей
|
||||
|
||||
### 3.1. Способ 1
|
||||
|
||||
Сделайте bash скрипт исполняемым и запустите последовательность установки:
|
||||
|
||||
chmod +x install_deps.sh
|
||||
./install_deps.sh
|
||||
|
||||
### 3.2. Способ 2
|
||||
|
||||
Вручную:
|
||||
|
||||
pip install --upgrade pip
|
||||
pip install numpy==1.24.3
|
||||
pip install pandas==2.0.3
|
||||
pip install pyyaml
|
||||
pip install opencv-python==4.12.0.88
|
||||
pip install opencv-python-headless==4.12.0.88
|
||||
pip install matplotlib==3.7.5
|
||||
pip install protobuf==3.20.3
|
||||
pip install torch torchvision --index-url https://download.pytorch.org/whl/cpu
|
||||
pip install --no-deps mediapipe==0.10.11
|
||||
pip install attrs
|
||||
pip install scikit-learn==1.3.2
|
||||
pip install joblib==1.4.2
|
||||
pip install depthai==2.28.0
|
||||
pip install --no-deps tensorflow==2.13.1
|
||||
pip install \
|
||||
absl-py \
|
||||
astunparse \
|
||||
flatbuffers \
|
||||
gast \
|
||||
google-pasta \
|
||||
grpcio \
|
||||
h5py \
|
||||
keras==2.13.1 \
|
||||
libclang \
|
||||
opt-einsum \
|
||||
tensorboard==2.13.0 \
|
||||
tensorflow-estimator==2.13.0 \
|
||||
termcolor \
|
||||
wrapt \
|
||||
requests
|
||||
pip install numpy==1.24.3
|
||||
pip install scipy==1.11.0
|
||||
|
||||
#### Типичные проблемы во время установки:
|
||||
Важно: красные предупреждения о нехватке зависимостей для tensorflow будут, но можно их игнорировать, т.к. эти модули не используются в данном проекте, а их установка мешает зависимостям MediaPipe.
|
||||
|
||||
1. Если будет ошибка с `"AttributeError: google..."` но это потому что `tensorflow` подменяет версию библиотеки `protobuf`, выполните:
|
||||
```
|
||||
pip uninstall protobuf google protobuf
|
||||
pip install protobuf==3.20.3
|
||||
```
|
||||
Примечание: если у вас слабая видеокарта или нет CUDA, используйте `tensorflow-cpu` вместо `tensorflow`.
|
||||
|
||||
2. Если будет проблема с функцией cv2.imshow() то, переустановите cv2 без заголовков:
|
||||
```
|
||||
pip uninstall opencv-python opencv-python-headless
|
||||
pip install opencv-python==4.12.0.88
|
||||
```
|
||||
3. Если будет ошибка с PIL, попробуйте обновить библиотеку:
|
||||
```
|
||||
pip upgrage pillow
|
||||
```
|
||||
4. **Внимание:** если вам пришлось делать после основной установки какие-то дополнительные, обязательно зафиксируйте еще раз версию numpy!
|
||||
```
|
||||
pip install numpy==1.24.3
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 4. Проверка работы камеры
|
||||
Для веб-камеры достаточно, чтобы она была доступна по индексу (встроенная 0). Для OAK-D потребуется подключить устройство и установить права доступа (сделать это надо один раз):
|
||||
1. Подключите камеру по usb, если сразу запустите скрипт, то вылетит с ошибкой `No available devices`.
|
||||
2. Выполните команду:
|
||||
```
|
||||
echo 'SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="03e7", MODE="0666"' | sudo tee /etc/udev/rules.d/80-movidius.rules
|
||||
```
|
||||
3. Затем:
|
||||
```
|
||||
sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger
|
||||
```
|
||||
4. После этого отключите камеру от USB и подключите снова. Теперь камера должна быть доступна.
|
||||
|
||||
Также OAK-D можно использовать, чтобы прям на камере выполнять вычисление скелета, для этого убедитесь, что модуль `OAK-HumanPoseEstimation` загружен - его код используется в `skeleton/oak_pose_detector.py`.
|
||||
|
||||
Затем перейдите в эту подпапку и скачайте модели детектирования скелета:
|
||||
|
||||
```
|
||||
cd submodules/OAK-HumanPoseEstimation/models/
|
||||
wget "https://drive.google.com/uc?export=download&id=1AUszSCMSc5dCATnZn1jK8PzMMyLQ__5M" -O models.zip
|
||||
unzip models.zip
|
||||
```
|
||||
Если команда не работает, просто перейдите по ссылке в браузере и скачайте вручную.
|
||||
## Работа с проектом
|
||||
|
||||
Все скрипты (обучение, сбор данных, оценка) рассчитаны на запуск из корневой директории проекта.
|
||||
|
||||
### 0. Распознавание скелета
|
||||
#### 0.1. MediaPipe
|
||||
|
||||
Основной класс – `skeleton.mediapipe_detector.MediaPipeDetector`. Этот детектор должен принимать на вход изображение:
|
||||
|
||||
```
|
||||
from skeleton.mediapipe_detector import MediaPipeDetector
|
||||
|
||||
detector = MediaPipeDetector(model_complexity=1, min_detection_confidence=0.5)
|
||||
result = detector.detect(frame_bgr)
|
||||
if result['success']:
|
||||
landmarks = result['landmarks'] # (33,4) – x, y, z, visibility
|
||||
# для отрисовки:
|
||||
vis = detector.draw_landmarks(frame, result['pose_landmarks'])
|
||||
```
|
||||
|
||||
Параметры:
|
||||
- `model_complexity` – 0 (лёгкая), 1 (средняя) или 2 (тяжёлая). Влияет на точность и FPS.
|
||||
- `min_detection_confidence` – порог уверенности для детекции (0.5–0.9).
|
||||
|
||||
**Важно**: этой модели нужно получать само изображение, поэтому тип камеры для неё не важен, работает со всеми.
|
||||
|
||||
#### 0.2. На борту OAK
|
||||
|
||||
Для экономии ресурсов, можно детектировать скелет сразу с камеры. Такой метод работает **только с OAK камерой, и недоступен для web**. Класс - `skeleton.oak_pose_detector.OakPoseDetector`. Хоть функционал похож с детектором MediaPipe - основное отличие в том, что нельзя подать на вход изображение.
|
||||
|
||||
```
|
||||
from skeleton.oak_pose_detector import OakPoseDetector
|
||||
|
||||
detector = OakPoseDetector(
|
||||
model_type='efficienthrnet1',
|
||||
detection_threshold=0.2,
|
||||
shaves=6
|
||||
)
|
||||
frame, landmarks = detector.get_frame_and_pose()
|
||||
# для отрисовки:
|
||||
vis = detector.draw_landmarks(frame, landmarks)
|
||||
```
|
||||
|
||||
Подробнее о параметрах модели в [репозитории](https://github.com/kschlegel/OAK-HumanPoseEstimation.git).
|
||||
|
||||
### 1. Определение значений скоростей
|
||||
По умолчанию преобразование позы в скорости реализовано в классе `ArmController` (файл `arm_control.py`).
|
||||
|
||||
Чтобы изменить логику управления, выполните одно из действий:
|
||||
1. Изменить метод `compute_speeds` в `arm_control.py` – он должен принимать аргумент landmarks (список из 33 точек MediaPipe) и возвращать кортеж (linear, angular) – числа с плавающей точкой.
|
||||
2. Создать свой класс-наследник от `ArmController` и переопределить `compute_speeds`. Затем в `main.py` заменить создание экземпляра на свой класс.
|
||||
|
||||
После этого не забудьте изменить параметры словаря `ARM_CONTROL`, вы можете добавлять туда свои поля и читать их в методе. Текущий класс создается и используется следующим образом:
|
||||
```
|
||||
from gesture_control.arm_control import ArmController
|
||||
|
||||
mirror = True # для всех фронтальных камер
|
||||
ARM_CONTROL = {
|
||||
'linear_arm': 'right',
|
||||
'angular_arm': 'left',
|
||||
'max_speed_linear': 1.0,
|
||||
'max_speed_angular': 1.0,
|
||||
'dead_zone': 0.2,
|
||||
'debug': False
|
||||
}
|
||||
arm_control = ArmController(ARM_CONTROL, mirror=mirror)
|
||||
linear, angular = arm_control.compute_speeds(landmarks) # Дальше эти скорости можно подавать на контроллер
|
||||
```
|
||||
- `ARM_CONTROL` – словарь:
|
||||
- `linear_arm` – рука для линейной скорости ('left' или 'right')
|
||||
- `angular_arm` – рука для угловой скорости
|
||||
- `max_speed_linear` – макс. линейная скорость (м/с)
|
||||
- `max_speed_angular` – макс. угловая скорость (рад/с)
|
||||
- `dead_zone` – зона нечувствительности (0.0–1.0)
|
||||
- `debug` – выводить отладочную информацию в консоль
|
||||
|
||||
### 2. Геометрическое распознавание жестов
|
||||
Класс `SpecialGestureDetector` в режиме `mode='geometric'` анализирует координаты скелета и применяет набор правил.
|
||||
|
||||
На текущий момент геометрически распознаются два жеста:
|
||||
- "домик"
|
||||
- "крест"
|
||||
|
||||
Все пороги (уверенность `min_conf`, коэффициенты) заданы внутри `_geometric_predict` и могут быть подстроены под ваши условия. Чтобы распознавать собственный жест, отредактируйте метод `_geometric_predict` в файле `gesture_control/special_gestures.py`.
|
||||
|
||||
#### 2.1. Порядок действий:
|
||||
1. Определите, какие ключевые точки MediaPipe участвуют в жесте (список индексов см. в коде или в документации MediaPipe).
|
||||
2. Напишите условие, используя координаты `(x, y)` нужных точек. Например, жест «рука в сторону»: `left_wrist[0] > left_shoulder[0] + width` и `right_wrist[0] < right_shoulder[0] - width`.
|
||||
3. Вставьте проверку до финального return 'none', чтобы при совпадении условий возвращать строку с именем вашего жеста.
|
||||
|
||||
Пример добавления жеста "руки в стороны":
|
||||
```
|
||||
arms_out = (l_wr[0] > l_sh[0] + shoulder_width*0.5 and
|
||||
r_wr[0] < r_sh[0] - shoulder_width*0.5)
|
||||
if arms_out:
|
||||
return 'arms_out'
|
||||
```
|
||||
**Важно:** геометрический режим не требует обучения, но чувствителен к позе и ракурсу. Для более сложных жестов рекомендуем использовать ML.
|
||||
|
||||
#### 2.2. Использование в коде:
|
||||
```
|
||||
from gesture_control.special_gestures import SpecialGestureDetector
|
||||
detector = SpecialGestureDetector(mode='geometric')
|
||||
gesture = detector.predict(landmarks) # вернет none или название жеста
|
||||
```
|
||||
### 3. ML-распознаванием статичных жестов
|
||||
Распознавание отдельных кадров с помощью обученного классификатора.
|
||||
#### 3.1. Сбор датасета
|
||||
Создай папку для изображений. Можешь поместить туда фотографии жестов из интернета. Либо же можешь самостоятельно снять изображения с камеры:
|
||||
Скрипт `utils/capture_photo.py` сохраняет изображения с камеры.
|
||||
```
|
||||
python3 utils/capture_photo.py --dir data/raw --camera_type web
|
||||
```
|
||||
Параметры запуска:
|
||||
- `--dir` - папка для сохранения (по умолчанию `captured` в корне проекта).
|
||||
- `--camera` - ID веб-камеры (по умолчанию 0).
|
||||
- `--camera_type` - `web` или `oak` (по умолчанию `web`).
|
||||
- `--no-mirror` - отключить зеркалирование (по умолчанию включено).
|
||||
|
||||
Управление: `s` – начать обратный отсчёт (3 сек) и сохранить фото, `q` – выход.
|
||||
Нажмите `s`, подождите 3 секунды, фото сохранится в папку `data/raw`. Нажмите `q` чтобы закончить.
|
||||
|
||||
2. Разметьте фото с помощью аннотатора:
|
||||
#### 3.2. Разметка
|
||||
Скрипт `utils/annotate.py` показывает каждое фото с распознанным скелетом и позволяет назначить класс:
|
||||
```
|
||||
python3 -m utils/annotate.py --folder data/raw --classes dome,cross,none --output data.csv
|
||||
python3 utils/annotate.py --folder data/raw --classes dome,cross,none --output data.csv
|
||||
```
|
||||
Для каждого фото нажмите цифру, соответствующую жесту (1–dome, 2–cross, 3–none), или n для пропуска. При выходе данные сохранятся в `data.csv`.
|
||||
Параметры запуска:
|
||||
- `--folder` – папка с изображениями.
|
||||
- `--classes` – список классов через запятую (порядок соответствует цифрам 1,2,3…).
|
||||
- `--output` – выходной CSV (по умолчанию gesture_data.csv).
|
||||
- `--max_display_size` – размер окна для предпросмотра (ширина,высота, по умолчанию 800,600).
|
||||
|
||||
3. Обучите модель
|
||||
```
|
||||
python3 -m ml_gestures/train.py --csv data.csv --model ml_gestures/models/special_model.pkl --type mlp --balance --target_classes dome,cross
|
||||
```
|
||||
Параметр `balance` уменьшит целевые классы (в параметре `target_classes`) до размера наименьшего из них, чтобы избежать перекоса. Класс none остаётся неизменным.
|
||||
Управление: для каждого фото нажмите цифру, соответствующую жесту (1–dome, 2–cross, 3–none), или `n` для пропуска или `q` – выйти. При выходе данные сохранятся в `gesture_data.csv`. CSV с колонками `class`, `f0…f98` (99 нормализованных координат).
|
||||
|
||||
4. Оценка модели
|
||||
#### 3.3. Обучение модели
|
||||
```
|
||||
python3 ml_gestures/train.py --csv data.csv --model ml_gestures/models/special_model.pkl --type mlp --balance --target_classes dome,cross
|
||||
```
|
||||
Параметры запуска:
|
||||
- `--csv` – путь к размеченному CSV (обязательно).
|
||||
- `--model` – путь для сохранения модели (обязательно, расширение .pkl).
|
||||
- `--type` – тип модели: linear (Logistic Regression), mlp (MLPClassifier) или rf (RandomForestClassifier). По умолчанию mlp.
|
||||
- `--test_size` – доля тестовой выборки (по умолчанию 0.2).
|
||||
- `--random_state` – seed для воспроизводимости (по умолчанию 42).
|
||||
- `--balance` – если указан, балансирует целевые классы (указанные в --target_classes) до минимального размера среди них. Класс none не трогается.
|
||||
- `--target_classes` – список классов для балансировки через запятую (по умолчанию все классы, кроме none).
|
||||
|
||||
После обучения сохраняются модель и отчёт `special_model_report.json` с метриками (accuracy, precision/recall/f1 по классам, матрица ошибок).
|
||||
|
||||
#### 3.4. Оценка модели
|
||||
После обучения модель сохраняется, и создаётся отчёт `special_model_report.json` с метриками (`accuracy`, `precision`, `recall`, `f1`, `confusion matrix`). Для повторной оценки используйте:
|
||||
```
|
||||
python3 -m ml_gestures/evaluate.py --csv data.csv --model ml_gestures/models/special_model.pkl --test_size 0.2
|
||||
python3 ml_gestures/evaluate.py --csv data.csv --model ml_gestures/models/special_model.pkl --test_size 0.2
|
||||
```
|
||||
5. Подключите модель в `config.py`
|
||||
```
|
||||
SPECIAL_GESTURE_MODE = 'ml'
|
||||
ML_GESTURE_MODEL = 'ml_gestures/models/special_model.pkl'
|
||||
ML_GESTURE_CLASSES = ['dome', 'cross', 'none']
|
||||
```
|
||||
6. Запустите основной скрипт:
|
||||
```
|
||||
python3 main.py
|
||||
```
|
||||
7. Запустится симулятор и изображение с камеры
|
||||
- `--csv` – путь к размеченному CSV (обязательно).
|
||||
- `--model` – путь к сохраненной модели (обязательно, расширение .pkl).
|
||||
- `--test_size` – доля тестовой выборки (по умолчанию 0.2).
|
||||
- `--random_state` – seed для воспроизводимости (по умолчанию 42).
|
||||
|
||||
#### Запуск с ML-распознаванием динамических жестов
|
||||
1. Соберите датасетс нужными последовательностями жестов.
|
||||
Печатает результаты тестирования в консоль.
|
||||
|
||||
#### 3.5. Использование обученной модели
|
||||
```
|
||||
python -m utils.record_dynamic --label wave_right --output dynamic_data.csv --duration 2.0
|
||||
from ml_gestures.predict import MLGesturePredictor
|
||||
|
||||
predictor = MLGesturePredictor('model.pkl', class_names=['dome','cross','none'])
|
||||
gesture = predictor.predict(landmarks) # возвращает строку с классом
|
||||
```
|
||||
Нажмите `space`, подождите 3 секунды, последовательность точек с меткой сохранится в файл `dynamic_data.csv`. Нажмите `q` чтобы закончить.
|
||||
2. Обучите модель
|
||||
|
||||
### 4. ML-распознавание динамических жестов
|
||||
Распознавание жестов по последовательности кадров с помощью LSTM.
|
||||
#### 4.1. Сбор датасета
|
||||
Скрипт `utils/record_dynamic.py` записывает серию кадров (скелет) в течение заданной длительности.
|
||||
```
|
||||
python -m ml_gestures_dynamic.train --data dynamic_data.csv --model dynamic_model.h5 --max_len 14 --epochs 50 --test_size 0.2
|
||||
python3 utils/record_dynamic --label wave_right --output dynamic_data.csv --duration 2.0
|
||||
```
|
||||
Укажите путь до вашего файла, укажите путь, куда сохранить модель, а также укажите длину последовательности кадров (зависит от вашей камеры и железа, будет выводится при сборе данных)
|
||||
3. Оценка модели
|
||||
Параметры запуска:
|
||||
- `--label` – название жеста (обязательно).
|
||||
- `--output` – CSV-файл для сохранения (по умолчанию `dynamic_data.csv`).
|
||||
- `--duration` – длительность записи в секундах (по умолчанию 3.0).
|
||||
- `--camera_type` – web или oak (по умолчанию web).
|
||||
- `--no-mirror` – отключить зеркалирование
|
||||
|
||||
Управление: нажмите `space`, через 3 секунды начнется запись, последовательность точек с меткой сохранится в файл `dynamic_data.csv`. В CSV сохраняются колонки: `label`, `sequence_id`, `frame_idx`, `f0…f98`. Нажмите `q` чтобы закончить.
|
||||
|
||||
**Важно**: при записи в консоль выводится число кадров последовательности – используйте его как ориентир для `--max_len` в обучении (можно округлить вверх).
|
||||
#### 4.2. Обучение LSTM
|
||||
```
|
||||
python3 ml_gestures_dynamic/train --data dynamic_data.csv --model dynamic_model.h5 --max_len 14 --epochs 50 --test_size 0.2
|
||||
```
|
||||
Параметры запуска:
|
||||
- `--data` – путь к CSV-файлу или папке с несколькими CSV (все будут объединены).
|
||||
- `--model` – путь для сохранения модели (.h5).
|
||||
- `--max_len` – длина последовательности (количество кадров). Должен совпадать с длиной, использованной при записи. Если последовательности короче, они дополняются нулями; если длиннее – обрезаются.
|
||||
- `--lstm_units` – число нейронов в LSTM (по умолчанию 64).
|
||||
- `--epochs` – количество эпох (по умолчанию 50).
|
||||
- `--batch_size` – размер батча (по умолчанию 16).
|
||||
- `--test_size` – доля тестовой выборки (по умолчанию 0.2).
|
||||
|
||||
После обучения сохраняются: модель (`.h5`), файл с классами (`_classes.pkl`) и отчёт (`_report.json`) с метриками.
|
||||
|
||||
#### 4.3. Оценка модели
|
||||
После обучения модель сохраняется, и создаётся отчёт `dynamic_model_report.json` с метриками (`accuracy`, `precision`, `recall`, `f1`, `confusion matrix`). Для повторной оценки используйте:
|
||||
```
|
||||
python -m ml_gestures_dynamic.evaluate --data dynamic_data.csv --model dynamic_model.h5 --max_len 14 --test_size 0.2
|
||||
python3 ml_gestures_dynamic/evaluate --data dynamic_data.csv --model dynamic_model.h5 --max_len 14 --test_size 0.2
|
||||
```
|
||||
5. Подключить модель в `config.py`
|
||||
Параметры запуска:
|
||||
- `--data` – путь к CSV-файлу или папке с несколькими CSV (все будут объединены).
|
||||
- `--model` – путь для сохранения модели (.h5).
|
||||
- `--max_len` – длина последовательности (количество кадров). Должен совпадать с длиной, использованной при записи. Если последовательности короче, они дополняются нулями; если длиннее – обрезаются.
|
||||
- `--test_size` – доля тестовой выборки (по умолчанию 0.2).
|
||||
|
||||
#### 4.4. Использование в коде
|
||||
Класс `DynamicGesturePredictor` накапливает кадры в буфере и выдаёт предсказание, когда накоплено достаточно данных.
|
||||
```
|
||||
DYNAMIC_GESTURE = {
|
||||
'enabled': True, # включить/выключить
|
||||
'model_path': 'ml_gestures/models/dynamic_model.h5',
|
||||
'classes_path': 'ml_gestures//odels/dynamic_model_classes.pkl',
|
||||
'window_size': 14, # длина буфера
|
||||
'threshold': 0.7, # порог уверенности
|
||||
'actions': {
|
||||
'wave_left': 'reset', # при жесте wave_left – перезапуск симулятора
|
||||
'wave_right': 'restart', # при wave_right – рестарт
|
||||
}
|
||||
from ml_gestures_dynamic.predict import DynamicGesturePredictor
|
||||
|
||||
predictor = DynamicGesturePredictor(
|
||||
model_path='dynamic_model.h5',
|
||||
classes_path='dynamic_model_classes.pkl',
|
||||
window_size=14, # должно совпадать с max_len при обучении
|
||||
threshold=0.5 # минимальная уверенность для выдачи класса
|
||||
)
|
||||
|
||||
# В цикле обработки кадров:
|
||||
predictor.add_frame(landmarks) # landmarks (33,4) или None
|
||||
gesture = predictor.predict() # возвращает класс или None, если недостаточно данных/уверенность ниже порога
|
||||
```
|
||||
|
||||
### Управление в симуляторе
|
||||
Симулятор – поле с препятствиями, стартом и финишем. Робот движется согласно командам. При столкновении – игра заканчивается (перезапуск по `r`). Закрытие окна игры или нажатие `q` в окне камеры – выход.
|
||||
1. Управление скоростями
|
||||
- Линейная скорость (вперёд) – горизонтальное положение правой руки (рука вдоль тела – 0, вытянута в сторону – максимум).
|
||||
- Угловая скорость – вертикальное положение левой руки (рука на уровне плеча – 0, вверх – поворот вправо, вниз – поворот влево).
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
2. Специальные жесты. Режим распознавания может быть геометрическим (по правилам) или обучаемым (ML-модель).
|
||||
- Домик – обе руки над головой (включает управление).
|
||||
- Крест – предплечья скрещены на груди (выключает управление).
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
## Возможные проблемы
|
||||
1. Камера не работает - проверьте `CAMERA_ID` в `config.py` (обычно 0 или 1).
|
||||
2. Скелет не определяется – убедитесь, что человек стоит на расстоянии 1–2 метра, плечи в кадре. Можете также повысить сложность модели определения скелета (`skeleton/mediapipe_detector.py`), но скажется на производительности.
|
||||
3. Ложные срабатывания жестов – в геометрическом режиме увеличьте `min_conf` в `special_gestures.py` или переключитесь на ML-режим с большим количеством примеров
|
||||
4. Робот не движется – проверьте, включено ли управление (жест "домик") и видимость рук.
|
||||
1. Камера не работает - проверьте права доступа, индекс камеры (--camera). Для OAK убедитесь, что устройство подключено и depthai установлен.
|
||||
2. Скелет не определяется – стойте на расстоянии 1–2 м, плечи в кадре. Снизьте min_detection_confidence или увеличьте model_complexity в MediaPipeDetector.
|
||||
3. Ложные срабатывания жестов – в геометрическом режиме увеличьте `min_conf` в `special_gestures.py` или переключитесь на ML-режим с большим количеством примеров.
|
||||
4. Не хватает памяти для LSTM – уменьшите --max_len или --batch_size, используйте меньше --lstm_units.
|
||||
5. Ошибка импорта при запуске скриптов – все исполняемые скрипты автоматически добавляют корень проекта в sys.path, поэтому запускайте из корня проекта.
|
||||
|
||||
## Датасеты
|
||||
## Датасеты (на точках MediaPipe)
|
||||
| Название | Описание | Ссылка | Количество примеров | Классы |
|
||||
|----------|----------|--------|---------------------|--------|
|
||||
| **special_gestures_v1** | Набор фотографий для распознавания специальных жестов (домик, крест, none). Собран с помощью `capture_photo.py` и стоковых изображений, размечен через `annotate.py`. | [Скачать](https://disk.yandex.ru/d/F25kMjrmZ8xwRA) | 77 (после балансировки, 13 на класс dome/cross, 51 none) | `dome`, `cross`, `none` |
|
||||
| **dynamic_data_v1** | csv файл с последовательностью точек скелета для 14 кадров | [Скачать](https://disk.yandex.ru/d/hnm6apfuxJsEyw) | 81 (по 20 на махи правой и левой рукой, 61 на none) | `none`, `wave_left`, `wave_right` |
|
||||
|
||||
## Модели
|
||||
## Модели (на точках MediaPipe)
|
||||
| Название | Тип | Архитектура / параметры | Вход | Выход | Точность (test) | Precision / Recall (по классам) | Ссылка | Распознаваемые жесты |
|
||||
|----------|-----|-------------------------|------|-------|-----------------|--------------------------------|--------|----------------------|
|
||||
| **special_gestures_mlp** | MLP (scikit-learn) | Скрытые слои: (64, 32), активация ReLU, Adam, early stopping, 500 эпох | 99 нормализованных координат скелета (33 точки × 3) | 3 класса (dome, cross, none) | **0.56** | **dome**: P=0.00, R=0.00<br>**cross**: P=0.00, R=0.00<br>**none**: P=0.60, R=0.90 | [Скачать](https://disk.yandex.ru/d/I1WyAfN3PJM9fw) | `dome` (руки над головой домиком)<br>`cross` (предплечья скрещены на груди)<br>`none` (остальные) |
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,210 @@
|
||||
import numpy as np
|
||||
|
||||
class ArmController:
|
||||
def __init__(self, config, mirror=False):
|
||||
self.config = config
|
||||
self.mirror = mirror
|
||||
self.shoulder_idx = {'left': 11, 'right': 12}
|
||||
self.wrist_idx = {'left': 15, 'right': 16}
|
||||
self.hip_idx = {'left': 23, 'right': 24}
|
||||
self.dead_zone = config.get('dead_zone', 0.2)
|
||||
self.debug = config.get('debug', False)
|
||||
|
||||
def _get_side_indices(self, side):
|
||||
"""
|
||||
Возвращает (shoulder_idx, wrist_idx) для заданной стороны (left/right).
|
||||
При mirror=True интерпретируем сторону как в реальности: левая/правая рука.
|
||||
"""
|
||||
if self.mirror:
|
||||
if side == 'left':
|
||||
s_idx = 12
|
||||
w_idx = 16
|
||||
else:
|
||||
s_idx = 11
|
||||
w_idx = 15
|
||||
else:
|
||||
if side == 'left':
|
||||
s_idx = 11
|
||||
w_idx = 15
|
||||
else:
|
||||
s_idx = 12
|
||||
w_idx = 16
|
||||
return s_idx, w_idx
|
||||
|
||||
def _get_shoulder_width(self, landmarks):
|
||||
"""Ширина плеч для нормировки горизонтальных смещений."""
|
||||
left = landmarks[11][:2]
|
||||
right = landmarks[12][:2]
|
||||
width = np.linalg.norm(right - left)
|
||||
if width < 50 or width > 300:
|
||||
return None
|
||||
return width
|
||||
|
||||
def _get_torso_height(self, landmarks):
|
||||
"""Высота торса для нормировки вертикальных смещений."""
|
||||
left_shoulder = landmarks[11][:2]
|
||||
right_shoulder = landmarks[12][:2]
|
||||
left_hip = landmarks[23][:2]
|
||||
right_hip = landmarks[24][:2]
|
||||
shoulder_center = (left_shoulder + right_shoulder) / 2
|
||||
hip_center = (left_hip + right_hip) / 2
|
||||
height = np.linalg.norm(shoulder_center - hip_center)
|
||||
if height < 50:
|
||||
return None
|
||||
return height
|
||||
|
||||
def _horizontal_displacement_rel(self, landmarks, side):
|
||||
"""
|
||||
Нормированное горизонтальное смещение запястья относительно плеча.
|
||||
Сторона `side` — это реальная сторона руки
|
||||
"""
|
||||
s_idx, w_idx = self._get_side_indices(side)
|
||||
|
||||
if landmarks[s_idx][3] < 0.5 or landmarks[w_idx][3] < 0.5:
|
||||
return 0.0
|
||||
|
||||
shoulder = landmarks[s_idx][:2]
|
||||
wrist = landmarks[w_idx][:2]
|
||||
|
||||
shoulder_width = self._get_shoulder_width(landmarks)
|
||||
if shoulder_width is None:
|
||||
return 0.0
|
||||
|
||||
disp = wrist[0] - shoulder[0]
|
||||
return disp / shoulder_width
|
||||
|
||||
def _vertical_displacement_rel(self, landmarks, side):
|
||||
"""
|
||||
Вертикальное смещение: верх/низ запястья относительно плеча.
|
||||
Сторона `side` — реальная сторона руки.
|
||||
"""
|
||||
s_idx, w_idx = self._get_side_indices(side)
|
||||
|
||||
if landmarks[s_idx][3] < 0.5 or landmarks[w_idx][3] < 0.5:
|
||||
return 0.0
|
||||
|
||||
shoulder = landmarks[s_idx][:2]
|
||||
wrist = landmarks[w_idx][:2]
|
||||
|
||||
torso_height = self._get_torso_height(landmarks)
|
||||
if torso_height is None:
|
||||
return 0.0
|
||||
|
||||
disp = shoulder[1] - wrist[1]
|
||||
return disp / torso_height
|
||||
'''
|
||||
def compute_speeds(self, landmarks):
|
||||
if (landmarks[11][3] < 0.5 or landmarks[12][3] < 0.5 or
|
||||
landmarks[15][3] < 0.5 or landmarks[16][3] < 0.5):
|
||||
if self.debug:
|
||||
print("Руки не видны")
|
||||
return 0.0, 0.0
|
||||
|
||||
linear_side = self.config['linear_arm']
|
||||
angular_side = self.config['angular_arm']
|
||||
|
||||
lin_rel = self._horizontal_displacement_rel(landmarks, linear_side)
|
||||
ang_rel = self._vertical_displacement_rel(landmarks, angular_side)
|
||||
|
||||
if self.debug:
|
||||
print(f"lin_rel={lin_rel:.3f}, ang_rel={ang_rel:.3f}")
|
||||
|
||||
# Линейная скорость (только вперёд)
|
||||
if lin_rel < self.dead_zone:
|
||||
linear = 0.0
|
||||
else:
|
||||
linear = min(lin_rel, 1.0) * self.config['max_speed_linear']
|
||||
|
||||
# Угловая скорость
|
||||
if abs(ang_rel) < self.dead_zone:norm_lin * self.config['max_speed_linear']
|
||||
angular = 0.0
|
||||
else:
|
||||
ang_rel_clipped = np.clip(ang_rel, -1.0, 1.0)
|
||||
angular = ang_rel_clipped * self.config['max_speed_angular']
|
||||
|
||||
return linear, angular
|
||||
'''
|
||||
|
||||
def _get_angle(self, landmark1, landmark2):
|
||||
x1 = landmark1[0]
|
||||
y1 = landmark1[1]
|
||||
x2 = landmark2[0]
|
||||
y2 = landmark2[1]
|
||||
angle = np.arctan2(y2 - y1, x2 - x1)
|
||||
return angle
|
||||
|
||||
def compute_speeds(self, landmarks):
|
||||
if (landmarks[11][3] < 0.5 or landmarks[12][3] < 0.5 or
|
||||
landmarks[15][3] < 0.5 or landmarks[16][3] < 0.5):
|
||||
if self.debug:
|
||||
print("Руки не видны")
|
||||
return 0.0, 0.0
|
||||
|
||||
#right_shoulder_y = landmarks[12][1]
|
||||
#right_hand_y = landmarks[16][1]
|
||||
#right_distance = right_shoulder_y - right_hand_y
|
||||
|
||||
angle_elbow_wirst_left = self._get_angle(landmarks[14], landmarks[16])
|
||||
angle_elbow_wirst_right = self._get_angle(landmarks[13], landmarks[15])
|
||||
linear, angular = 0, 0
|
||||
|
||||
if np.deg2rad(-5) < angle_elbow_wirst_right < np.deg2rad(5):
|
||||
linear = 0
|
||||
|
||||
elif np.deg2rad(-5) > angle_elbow_wirst_right:
|
||||
linear = min(1, angle_elbow_wirst_right / -np.deg2rad(90))
|
||||
|
||||
elif np.deg2rad(5) < angle_elbow_wirst_right:
|
||||
linear = min(1, angle_elbow_wirst_right / -np.deg2rad(90))
|
||||
|
||||
#print(f"Test: {linear} {angle_elbow_wirst_left}")
|
||||
|
||||
error = 15
|
||||
|
||||
#print(f"Test: {angle_elbow_wirst_right} {np.rad2deg(angle_elbow_wirst_right)}")
|
||||
|
||||
#if np.deg2rad(180 - error) < angle_elbow_wirst_left < np.deg2rad(180 + error):
|
||||
|
||||
max_angle = np.deg2rad(180 - error)
|
||||
min_angle = np.deg2rad(-180 + error)
|
||||
|
||||
if angle_elbow_wirst_left < 0:
|
||||
|
||||
if angle_elbow_wirst_left < min_angle:# or angle_elbow_wirst_left > max_angle:
|
||||
angular = 0
|
||||
elif angle_elbow_wirst_left > min_angle:
|
||||
#angular = min(1, angle_elbow_wirst_left / min_angle)
|
||||
angular = -(min_angle - angle_elbow_wirst_left) / (min_angle - np.deg2rad(-90))
|
||||
|
||||
else:
|
||||
if angle_elbow_wirst_left > max_angle:
|
||||
angular = 0
|
||||
elif angle_elbow_wirst_left < max_angle:
|
||||
#angular = -min(1, angle_elbow_wirst_left / max_angle)
|
||||
angular = (max_angle - angle_elbow_wirst_left) / (max_angle - np.deg2rad(90))
|
||||
|
||||
error = 35
|
||||
if -np.deg2rad(error) < angle_elbow_wirst_left < np.deg2rad(error):
|
||||
linear = 0
|
||||
angular = 0
|
||||
|
||||
#angular = angular / 2
|
||||
|
||||
|
||||
#left_shoulder_y = landmarks[11][1]
|
||||
#left_hand_y = landmarks[15][1]
|
||||
#left_distance = left_shoulder_y - left_hand_y
|
||||
|
||||
#torso_height = self._get_torso_height(landmarks)
|
||||
#max_distance = torso_height * 0.5
|
||||
#norm_lin = np.clip((right_distance/max_distance), a_min = 0, a_max = 1)
|
||||
|
||||
#torso_height = self._get_torso_height(landmarks)
|
||||
#max_distance = torso_height * 0.5
|
||||
#norm_ang = np.clip((left_distance/max_distance), a_min = -1, a_max = 1)
|
||||
|
||||
#linear = norm_lin * self.config['max_speed_linear']
|
||||
#angular = norm_ang * self.config['max_speed_linear']
|
||||
|
||||
return linear, -angular
|
||||
#return angular, linear
|
||||
@@ -1,10 +1,10 @@
|
||||
import numpy as np
|
||||
from ml_gestures.predict import MLGesturePredictor
|
||||
|
||||
class SpecialGestureDetector:
|
||||
def __init__(self, mode='geometric', model_path=None, class_names=None):
|
||||
self.mode = mode
|
||||
if mode == 'ml':
|
||||
from ml_gestures.predict import MLGesturePredictor
|
||||
if model_path is None or class_names is None:
|
||||
raise ValueError("Для ML нужны model_path и class_names")
|
||||
self.ml_predictor = MLGesturePredictor(model_path, class_names)
|
||||
@@ -35,9 +35,9 @@ class SpecialGestureDetector:
|
||||
}
|
||||
|
||||
# Повышенный порог уверенности для специальных жестов
|
||||
min_conf = 0.6
|
||||
min_conf = 0.5
|
||||
required = ['left_shoulder', 'right_shoulder', 'left_elbow', 'right_elbow',
|
||||
'left_wrist', 'right_wrist', 'left_hip', 'right_hip']
|
||||
'left_wrist', 'right_wrist', 'nose']
|
||||
for p in required:
|
||||
if landmarks[idx[p]][3] < min_conf:
|
||||
if self.debug:
|
||||
@@ -53,50 +53,92 @@ class SpecialGestureDetector:
|
||||
r_wr = landmarks[idx['right_wrist']][:2]
|
||||
l_hip = landmarks[idx['left_hip']][:2]
|
||||
r_hip = landmarks[idx['right_hip']][:2]
|
||||
nose = np.array(landmarks[idx['nose']][:2])
|
||||
|
||||
hip_center = (l_hip + r_hip) / 2
|
||||
shoulder_center_y = (l_sh[1] + r_sh[1]) / 2
|
||||
hip_center_y = (l_hip[1] + r_hip[1]) / 2
|
||||
torso_height = hip_center_y - shoulder_center_y
|
||||
shoulder_width = np.linalg.norm(r_sh - l_sh)
|
||||
if shoulder_width < 50 or shoulder_width > 300:
|
||||
if self.debug:
|
||||
print("shoulder_width out of range")
|
||||
if shoulder_width < 30 or torso_height < 10:
|
||||
return 'none'
|
||||
|
||||
# ----- КРЕСТ (предплечья скрещены на груди) -----
|
||||
# 1. Запястья перекрещены (левое правее правого) И на уровне груди (ниже плеч, выше бедер)
|
||||
wrists_crossed = l_wr[0] > r_wr[0]
|
||||
wrists_chest_level = (max(l_wr[1], r_wr[1]) > max(l_sh[1], r_sh[1]) and
|
||||
min(l_wr[1], r_wr[1]) < hip_center[1])
|
||||
# ---- Вспомогательные функции ----
|
||||
def angle_between_vectors(v1, v2):
|
||||
"""Угол между двумя векторами в градусах (0..180)"""
|
||||
cos_a = np.dot(v1, v2) / (np.linalg.norm(v1) * np.linalg.norm(v2) + 1e-6)
|
||||
return np.arccos(np.clip(cos_a, -1.0, 1.0)) * 180 / np.pi
|
||||
|
||||
# 2. Локти тоже на уровне груди (примерно)
|
||||
elbows_chest_level = (max(l_el[1], r_el[1]) > max(l_sh[1], r_sh[1]) * 0.9 and
|
||||
min(l_el[1], r_el[1]) < hip_center[1] * 1.1)
|
||||
def elbow_angle(shoulder, elbow, wrist):
|
||||
"""Угол в локте (плечо-локоть-запястье)"""
|
||||
v1 = shoulder - elbow
|
||||
v2 = wrist - elbow
|
||||
return angle_between_vectors(v1, v2)
|
||||
|
||||
# 3. Руки согнуты (предплечья короче верхней части руки)
|
||||
left_bent = np.linalg.norm(l_wr - l_el) < np.linalg.norm(l_el - l_sh) * 0.9
|
||||
right_bent = np.linalg.norm(r_wr - r_el) < np.linalg.norm(r_el - r_sh) * 0.9
|
||||
arms_bent = left_bent and right_bent
|
||||
def segments_intersect(p1, p2, p3, p4):
|
||||
def cross(o, a, b):
|
||||
return (a[0] - o[0]) * (b[1] - o[1]) - (a[1] - o [1])* (b[0] - o[0])
|
||||
d1 = cross(p3, p4, p1)
|
||||
d2 = cross(p3, p4, p2)
|
||||
d3 = cross(p1, p2, p3)
|
||||
d4 = cross(p1, p2, p4)
|
||||
return (d1 * d2 < 0) and (d3 * d4 < 0)
|
||||
|
||||
# 4. Запястья близко к центру тела (не сильно отведены, типично для креста на груди)
|
||||
body_center_x = (l_sh[0] + r_sh[0]) / 2
|
||||
wrists_near_center = (abs(l_wr[0] - body_center_x) < shoulder_width * 0.6 and
|
||||
abs(r_wr[0] - body_center_x) < shoulder_width * 0.6)
|
||||
def line_intersection(p1, p2, p3, p4):
|
||||
d1 = p2 - p1
|
||||
d2 = p4 -p3
|
||||
denom = d1[0] * d2[1] - d1[1] * d2[0]
|
||||
if abs(denom) < 1e-6:
|
||||
return None
|
||||
t = ((p3[0] - p1[0]) * d2[1] - (p3[1] - p1[1]) * d2[0]) / denom
|
||||
return p1 + t * d1
|
||||
|
||||
cross = (wrists_crossed and wrists_chest_level and elbows_chest_level and
|
||||
arms_bent and wrists_near_center)
|
||||
# ---- Вычисляем углы ----
|
||||
l_angle = elbow_angle(l_sh, l_el, l_wr) # угол в левом локте
|
||||
r_angle = elbow_angle(r_sh, r_el, r_wr) # угол в правом локте
|
||||
|
||||
if self.debug and cross:
|
||||
print(f"CROSS: crossed={wrists_crossed}, chest_w={wrists_chest_level}, "
|
||||
f"chest_e={elbows_chest_level}, bent={arms_bent}, near_center={wrists_near_center}")
|
||||
# ---- КРЕСТ ----
|
||||
'''
|
||||
# 1. Оба локтя сильно согнуты (< 100°)
|
||||
elbows_bent = (l_angle < 100 and r_angle < 100)
|
||||
# 2. Левое запястье правее правого (перекрест)
|
||||
wrists_crossed = l_wr[0] > r_wr[0] + 5 # небольшой запас в пикселях (можно и 0)
|
||||
# 3. Запястья находятся между плечами и бёдрами по Y (уровень груди)
|
||||
wrists_at_chest = (
|
||||
shoulder_center_y - 0.3 * torso_height < l_wr[1] < hip_center_y + 0.3 * torso_height and
|
||||
shoulder_center_y - 0.3 * torso_height < r_wr[1] < hip_center_y + 0.3 * torso_height
|
||||
)
|
||||
|
||||
cross = elbows_bent and wrists_crossed and wrists_at_chest
|
||||
if cross:
|
||||
return 'cross'
|
||||
'''
|
||||
forearms_cross = segments_intersect(l_el, l_wr, r_el, r_wr)
|
||||
intersection = line_intersection(l_el, l_wr, r_el, r_wr)
|
||||
intersection_on_chest = False
|
||||
if intersection is not None:
|
||||
intersection_on_chest = (shoulder_center_y - 0.2 * torso_height < intersection[1] < hip_center_y + 0.2 * torso_height)
|
||||
cross = forearms_cross and intersection_on_chest
|
||||
if cross:
|
||||
return 'cross'
|
||||
|
||||
# ----- ДОМИК (руки над головой) -----
|
||||
head_y = landmarks[idx['nose']][1] - 50
|
||||
arms_up = (l_wr[1] < head_y and r_wr[1] < head_y)
|
||||
if arms_up:
|
||||
dist = np.linalg.norm(l_wr - r_wr)
|
||||
rel_dist = dist / shoulder_width
|
||||
if rel_dist < 1.5:
|
||||
# ---- ДОМИК ----
|
||||
# 1. Запястья выше носа
|
||||
wrists_above_nose = (l_wr[1] < nose[1] and r_wr[1] < nose[1])
|
||||
|
||||
# 2. Локти выше плеч (верхняя граница плеч – min по Y среди плеч)
|
||||
shoulders_top_y = min(l_sh[1], r_sh[1])
|
||||
elbows_above_shoulders = (l_el[1] < shoulders_top_y and r_el[1] < shoulders_top_y)
|
||||
|
||||
# 3. Расстояние между локтями > расстояние между плечами
|
||||
elbow_distance = np.linalg.norm(l_el - r_el)
|
||||
elbows_far_apart = elbow_distance > shoulder_width
|
||||
|
||||
# 4. Расстояние между запястьями < половины ширины плеч
|
||||
wrist_distance = np.linalg.norm(l_wr - r_wr)
|
||||
wrists_near = wrist_distance < 0.5 * shoulder_width
|
||||
|
||||
dome = wrists_above_nose and elbows_above_shoulders and elbows_far_apart and wrists_near
|
||||
if dome:
|
||||
return 'dome'
|
||||
|
||||
return 'none'
|
||||
|
||||
Binary file not shown.
|
Before Width: | Height: | Size: 363 KiB |
Binary file not shown.
|
Before Width: | Height: | Size: 243 KiB |
@@ -0,0 +1,49 @@
|
||||
#!/bin/bash
|
||||
|
||||
set -e
|
||||
|
||||
pip install --upgrade pip
|
||||
|
||||
pip install numpy==1.24.3
|
||||
pip install pandas==2.0.3
|
||||
pip install pyyaml==6.0.3
|
||||
pip install opencv-python==4.12.0.88
|
||||
pip install opencv-python-headless==4.12.0.88
|
||||
pip install matplotlib==3.7.5
|
||||
pip install protobuf==3.20.3
|
||||
|
||||
# PyTorch CPU - нужен только для tensorflow, достаточно под CPU в целом, но можно поставить GPU, но тогда возиться с CUDA
|
||||
pip install torch torchvision --index-url https://download.pytorch.org/whl/cpu
|
||||
|
||||
# MediaPipe
|
||||
pip install --no-deps mediapipe==0.10.11
|
||||
pip install attrs
|
||||
|
||||
pip install scikit-learn==1.3.2
|
||||
pip install joblib==1.4.2
|
||||
pip install depthai==2.28.0
|
||||
|
||||
# TensorFlow
|
||||
pip install --no-deps tensorflow==2.13.1
|
||||
|
||||
pip install \
|
||||
absl-py \
|
||||
astunparse \
|
||||
flatbuffers \
|
||||
gast \
|
||||
google-pasta \
|
||||
grpcio \
|
||||
h5py \
|
||||
keras==2.13.1 \
|
||||
libclang \
|
||||
opt-einsum \
|
||||
tensorboard==2.13.0 \
|
||||
tensorflow-estimator==2.13.0 \
|
||||
termcolor \
|
||||
wrapt \
|
||||
requests
|
||||
|
||||
pip install numpy==1.24.3
|
||||
pip install scipy==1.11.0
|
||||
|
||||
echo "все установлено"
|
||||
@@ -0,0 +1,200 @@
|
||||
# ====== 33 точки mediapipe ======
|
||||
'''
|
||||
0 - нос
|
||||
1 - внутренний угол левого глаза
|
||||
2 - центр левого глаза
|
||||
3 - внешний угол левого глаза
|
||||
4 - внутренний угол правого глаза
|
||||
5 - центр правого глаза
|
||||
6 - внешний угол правого глаза
|
||||
7 - левое ухо
|
||||
8 - правое ухо
|
||||
9 - левый угол рта
|
||||
10 - правый угол рта
|
||||
11 - левое плечо
|
||||
12- правое плечо
|
||||
13 - левый локоть
|
||||
14 - правый локоть
|
||||
15 - левое запястье
|
||||
16 - правое запястье
|
||||
17 - левый мизинец
|
||||
18 - правый мизинец
|
||||
19 - левый указательный палец
|
||||
20 - правй указательный палец
|
||||
21- левый большой палец
|
||||
22 -правый большой палец
|
||||
23 - левое бедро
|
||||
24 - правое бедро
|
||||
25 - левое колено
|
||||
26 - правое колено
|
||||
27 - левая голень/лодыжка
|
||||
28 - правая голень/лодыжка
|
||||
29 - левая пятка
|
||||
30 - правая пятка
|
||||
31 - левый носок
|
||||
32 - правый носок
|
||||
'''
|
||||
# ====== 17 точек efficienthrnet ======
|
||||
'''
|
||||
0 - нос
|
||||
1 - левый глаз
|
||||
2 - правый глаз
|
||||
3 - левое ухо
|
||||
4 - правое ухо
|
||||
5 - левое плечо
|
||||
6 - правое плечо
|
||||
7 - левый локоть
|
||||
8 - правый локоть
|
||||
9 - левое запястье
|
||||
10 - правое запястье
|
||||
11 - левое бедро
|
||||
12 - правое бедро
|
||||
13 - левое колено
|
||||
14 - правое колено
|
||||
15 - левая лодыжка
|
||||
16 - правая лодыжка
|
||||
'''
|
||||
import sys
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
REPO_PATH = Path(__file__).parent.parent / "submodules" / "OAK-HumanPoseEstimation"
|
||||
sys.path.append(str(REPO_PATH))
|
||||
|
||||
import cv2
|
||||
import depthai as dai
|
||||
import numpy as np
|
||||
|
||||
import daipipeline
|
||||
from daipipeline import create_pipeline, get_model_list
|
||||
from poseestimators import get_poseestimator
|
||||
|
||||
class OakPoseDetector:
|
||||
EH_TO_MP = {
|
||||
0: 0, # nose
|
||||
1: 2, # left eye
|
||||
2: 5, # right eye
|
||||
3: 7, # left ear
|
||||
4: 8, # right ear
|
||||
5: 11, # left shoulder
|
||||
6: 12, # right shoulder
|
||||
7: 13, # left elbow
|
||||
8: 14, # right elbow
|
||||
9: 15, # left wrist
|
||||
10: 16, # right wrist
|
||||
11: 23, # left hip
|
||||
12: 24, # right hip
|
||||
13: 25, # left knee
|
||||
14: 26, # right knee
|
||||
15: 27, # left ankle
|
||||
16: 28, # right ankle
|
||||
}
|
||||
|
||||
MP_CONNECTIONS = [(EH_TO_MP[0], EH_TO_MP[1]),
|
||||
(EH_TO_MP[1], EH_TO_MP[3]),
|
||||
(EH_TO_MP[0], EH_TO_MP[2]),
|
||||
(EH_TO_MP[2], EH_TO_MP[4]),
|
||||
(EH_TO_MP[5], EH_TO_MP[6]),
|
||||
(EH_TO_MP[5], EH_TO_MP[7]),
|
||||
(EH_TO_MP[7], EH_TO_MP[9]),
|
||||
(EH_TO_MP[6], EH_TO_MP[8]),
|
||||
(EH_TO_MP[8], EH_TO_MP[10]),
|
||||
(EH_TO_MP[5], EH_TO_MP[11]),
|
||||
(EH_TO_MP[6], EH_TO_MP[12]),
|
||||
(EH_TO_MP[11], EH_TO_MP[12]),
|
||||
(EH_TO_MP[11], EH_TO_MP[13]),
|
||||
(EH_TO_MP[13], EH_TO_MP[15]),
|
||||
(EH_TO_MP[12], EH_TO_MP[14]),
|
||||
(EH_TO_MP[14], EH_TO_MP[16])]
|
||||
|
||||
def __init__(self, model_type='efficienthrnet1', shaves=6, detection_threshold=0.2, **kwargs):
|
||||
daipipeline.MODELS_FOLDER = str(REPO_PATH / "models")
|
||||
|
||||
self.model_type = model_type
|
||||
self.model_list = get_model_list()
|
||||
if model_type not in self.model_list:
|
||||
raise ValueError(f"Unknown model: {model_type}")
|
||||
self.model_config = self.model_list[model_type]
|
||||
|
||||
self.kwargs = kwargs
|
||||
self.kwargs['shaves'] = shaves
|
||||
self.kwargs['detection_threshold'] = int(detection_threshold * 100)
|
||||
if 'decoder' not in self.kwargs:
|
||||
self.kwargs['decoder'] = None
|
||||
|
||||
self.pose_estimator = get_poseestimator(self.model_config, **self.kwargs)
|
||||
|
||||
self.pipeline = create_pipeline(self.model_config,
|
||||
camera=True,
|
||||
passthrough=False,
|
||||
**self.kwargs)
|
||||
|
||||
self.device = dai.Device(self.pipeline)
|
||||
self.preview_queue = self.device.getOutputQueue("preview", maxSize=1, blocking=False)
|
||||
self.pose_queue = self.device.getOutputQueue("pose", maxSize=1, blocking=False)
|
||||
|
||||
def get_frame_and_pose(self):
|
||||
preview = self.preview_queue.tryGet()
|
||||
if preview is None:
|
||||
return None, None
|
||||
frame = preview.getCvFrame()
|
||||
|
||||
raw_output = self.pose_queue.tryGet()
|
||||
if raw_output is None:
|
||||
return frame, None
|
||||
|
||||
# получаем результат в формате модели
|
||||
personwise_keypoints = self.pose_estimator.get_pose_data(raw_output)
|
||||
if personwise_keypoints.shape[0] == 0:
|
||||
return frame, None
|
||||
|
||||
kps = personwise_keypoints[0] # (17, 3) – (x, y, confidence)
|
||||
|
||||
mp_landmarks = np.zeros((33, 4), dtype=np.float32)
|
||||
for eh_idx, mp_idx in self.EH_TO_MP.items():
|
||||
x, y, conf = kps[eh_idx]
|
||||
if conf > 1.0:
|
||||
conf = conf / 100.0
|
||||
mp_landmarks[mp_idx] = [x, y, 0.0, conf]
|
||||
|
||||
return frame, mp_landmarks
|
||||
|
||||
def draw_landmarks(self, image, landmarks, conf_threshold=0.1):
|
||||
if landmarks is None:
|
||||
return image.copy()
|
||||
vis = image.copy()
|
||||
|
||||
for (i, j) in self.MP_CONNECTIONS:
|
||||
if i < len(landmarks) and j < len(landmarks):
|
||||
if landmarks[i][3] > conf_threshold and landmarks[j][3] > conf_threshold:
|
||||
pt1 = (int(landmarks[i][0]), int(landmarks[i][1]))
|
||||
pt2 = (int(landmarks[j][0]), int(landmarks[j][1]))
|
||||
cv2.line(vis, pt1, pt2, (0, 255, 0), 2)
|
||||
|
||||
for i, (x, y, z, conf) in enumerate(landmarks):
|
||||
if conf > conf_threshold:
|
||||
cv2.circle(vis, (int(x), int(y)), 3, (255, 0, 0), -1)
|
||||
return vis
|
||||
|
||||
|
||||
def release(self):
|
||||
if hasattr(self, 'device'):
|
||||
self.device.close()
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
detector = OakPoseDetector(model_type='efficienthrnet1', detection_threshold=0.2)
|
||||
print("Запуск. Нажмите 'q' для выхода.")
|
||||
while True:
|
||||
frame, landmarks = detector.get_frame_and_pose()
|
||||
if frame is None:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
vis = detector.draw_landmarks(frame, landmarks) if landmarks is not None else frame
|
||||
|
||||
cv2.imshow("Pose Estimation", vis)
|
||||
if cv2.waitKey(1) == ord('q'):
|
||||
break
|
||||
|
||||
detector.release()
|
||||
cv2.destroyAllWindows()
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
Submodule
+1
Submodule submodules/OAK-HumanPoseEstimation added at 5c66292a04
Reference in New Issue
Block a user