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[项目分享] AI互动屏

本帖最后由云天于 2023-4-10 15:08 编辑

【项目背景】
最近在某商场见到一种互动屏，人们可以进行体感互动，脚底生花，人走过去就会根据人走的轨迹自然开花，和鱼水互动，人走在水里面鱼会跟着人的脚步游动。产生令人瞩目的效果，为受众提供良好的交互体验感。
【项目设计】
本项目，使用Mediapipe姿态识别，结合比例（P）、积分（I）算法，实现手部对一串小球图形进行运行控制，产生互动效果。硬件使用熊猫板加电视机。

【姿态识别】
MediaPipe 是一款由 Google Research 开发并开源的多媒体机器学习模型应用框架。在谷歌，一系列重要产品，如 YouTube、Google Lens、ARCore、Google Home 以及 Nest，都已深度整合了 MediaPipe。


import cv2
import mediapipe as mp
import numpy as np
mp_drawing = mp.solutions.drawing_utils
#mp_drawing_styles = mp.solutions.drawing_styles
mp_pose = mp.solutions.pose


# For webcam input:
cap = cv2.VideoCapture(0)
with mp_pose.Pose(
    min_detection_confidence=0.5,
    min_tracking_confidence=0.5) as pose:
  while cap.isOpened():
    success, image = cap.read()
    if not success:
      print("Ignoring empty camera frame.")
      # If loading a video, use 'break' instead of 'continue'.
      continue

    # To improve performance, optionally mark the image as not writeable to
    # pass by reference.
    image.flags.writeable = False
    image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
    results = pose.process(image)

    # Draw the pose annotation on the image.
    image.flags.writeable = True
    image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_RGB2BGR)
    mp_drawing.draw_landmarks(
        image,
        results.pose_landmarks,
        mp_pose.POSE_CONNECTIONS,
        )
    # Flip the image horizontally for a selfie-view display.
    cv2.imshow('MediaPipe Pose', cv2.flip(image, 1))
    if cv2.waitKey(5) & 0xFF == 27:
      break
cap.release()
复制代码

【提取关键点坐标】

cvzone是一个计算机视觉工具包,可方便的图像处理和实现视觉AI功能。核心是使用OpenCV和Mediapipe库。


from cvzone.PoseModule import PoseDetector
import cv2
import numpy as np
cap = cv2.VideoCapture(0)
detector = PoseDetector()

while True:
    success, img = cap.read()
    img = detector.findPose(img,draw=False)
    img_show = np.zeros([480,640,3],np.uint8)
    lmList = []
    if detector.results.pose_landmarks:
            for id, lm in enumerate(detector.results.pose_landmarks.landmark):
                h, w, c = img.shape
                cx, cy, cz = int(lm.x * w), int(lm.y * h), int(lm.z * w)
                lmList.append([id, cx, cy, cz])
                cv2.circle(img_show, (cx, cy), 5, (255, 0, 0), cv2.FILLED)
      
    cv2.imshow("Image", img_show)
    cv2.imshow("Image1", img)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()
复制代码

【PD算法】
第一个小球图形，坐标跟随手部坐标，如（lmList[15][1]，lmList[15][2]），其它小球图形使用比例P、积分D控制进行跟随，产生弹性效果。

                  disX=MycircleR[i][0]-MycircleR[i-1][0]
                   disY=MycircleR[i][1]-MycircleR[i-1][1]
                   sumdisRX[i]+=disX
                   sumdisRY[i]+=disY
                   MycircleR[i][0]=int(MycircleR[i-1][0]+0.05*disX-0.001*sumdisRX[i])
                   MycircleR[i][1]=int(MycircleR[i-1][1]+0.05*disY+i*10-0.001*sumdisRY[i])
复制代码

【完整程序】


from cvzone.PoseModule import PoseDetector
import cv2
import numpy as np
cap = cv2.VideoCapture(0)
detector = PoseDetector()
MycircleL=[]
sumdisLX=[]
sumdisLY=[]
MycircleR=[]
sumdisRX=[]
sumdisRY=[]
num=10
for i in range(num):
 MycircleL.append([0,0])
 sumdisLX.append(0)
 sumdisLY.append(0)
 MycircleR.append([0,0])
 sumdisRX.append(0)
 sumdisRY.append(0)
 PoseList=[8,6,6,5,5,4,4,0,0,1,1,2,2,3,3,7,10,9,18,20,18,16,20,16,22,16,16,14,14,12,12,11,12,24,24,23,24,26,26,28,28,32,32,30,28,30,11,13,13,15,15,21,15,17,17,19,19,15,11,23,23,25,25,27,27,29,29,31,31,27]
def Myline(pose1,pose2):
    global img_show,lmList
    cv2.line(img_show,(lmList[pose1][1],lmList[pose1][2]),(lmList[pose2][1],lmList[pose2][2]),(0,255,255),4)
while True:
    success, img = cap.read()
    img=cv2.resize(img,(1366,768))
    img = detector.findPose(img,draw=False)
    img_show = np.zeros([768,1366,3],np.uint8)
    lmList = []

    if detector.results.pose_landmarks:
            for id, lm in enumerate(detector.results.pose_landmarks.landmark):
                h, w, c = img.shape
                cx, cy, cz = int(lm.x * w), int(lm.y * h), int(lm.z * w)
                lmList.append([id, cx, cy, cz])
                cv2.circle(img_show, (cx, cy), 8, (255, 0, 0), cv2.FILLED)
            for i in range(num-1,0,-1):
                   disX=MycircleL[i][0]-MycircleL[i-1][0]
                   disY=MycircleL[i][1]-MycircleL[i-1][1]
                   sumdisLX[i]+=disX
                   sumdisLY[i]+=disY
                   MycircleL[i][0]=int(MycircleL[i-1][0]+0.05*disX-0.001*sumdisLX[i])
                   MycircleL[i][1]=int(MycircleL[i-1][1]+0.05*disY+i*10-0.001*sumdisLY[i])
            MycircleL[0][0]=lmList[15][1]
            MycircleL[0][1]=lmList[15][2]
            for i in range(num-1,0,-1):
                   disX=MycircleR[i][0]-MycircleR[i-1][0]
                   disY=MycircleR[i][1]-MycircleR[i-1][1]
                   sumdisRX[i]+=disX
                   sumdisRY[i]+=disY
                   MycircleR[i][0]=int(MycircleR[i-1][0]+0.05*disX-0.001*sumdisRX[i])
                   MycircleR[i][1]=int(MycircleR[i-1][1]+0.05*disY+i*10-0.001*sumdisRY[i])
            MycircleR[0][0]=lmList[16][1]
            MycircleR[0][1]=lmList[16][2]
            
            for i in range(0,len(PoseList)-1,2):
                  print(i)
                  Myline(PoseList[i],PoseList[i+1])
            for i in range(num):
                cv2.circle(img_show, (MycircleL[i][0], MycircleL[i][1]), 8, (0, 0, 255), cv2.FILLED)
                cv2.circle(img_show, (MycircleR[i][0], MycircleR[i][1]), 8, (0, 0, 255), cv2.FILLED)
             
    cv2.imshow("Image", img_show)
    cv2.imshow("Image1", img)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()
复制代码