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Opencv + MediaPipe -＞ 手势识别

一、概述

    OpenCV（Open Source Computer Vision Library）是一个跨平台的计算机视觉库，它提供了许多用于图像和视频处理的功能，包括图像和视频的读取、预处理、特征提取、特征匹配、目标检测等。OpenCV是C++编写的，也提供了Python、Java等语言的接口，可以方便地在不同平台上使用。OpenCV已经被广泛应用于工业自动化、安防监控、机器人、医疗诊断、智能交通等领域。

    MediaPipe是Google开发的一种跨平台、开源的框架，用于构建实时的、基于机器学习的应用程序。它提供了一系列的计算机视觉和机器学习算法和工具，包括对象检测、人脸检测、关键点检测、手部跟踪、语义分割等。这些算法都是经过训练的，可以在移动设备、桌面和服务器上运行，并且能够实现实时处理。

    MediaPipe使用了图形数据流编程模型，可以快速地构建出复杂的机器学习应用程序。使用MediaPipe，开发人员可以构建跨平台的机器学习应用程序，包括移动应用、Web应用和桌面应用。MediaPipe还提供了多种语言的接口，包括C++、Python和Java等，可以方便地与其他应用程序进行集成。

    本文利用mediapipe对手部的识别追踪，再通过手部21个坐标点的位置计算，实现一个简单的手势识别功能。

MediaPipe官网：https://github.com/google/mediapipe

MediaPipe说明文档

二、实现步骤

1.安装opencv和mediapipe

pip install mediapipe
pip install opencv-python

2.MediaPipe Hand Tracking

    MediaPipe Hand Tracking模型可以精准地检测手的21个关键点，这些点包括： 


    以上21个关键点描述了手部的基本形状和姿态，可以用于许多应用，如手势识别、手写识别、AR/VR应用等。

3.手部识别跟踪代码

import cv2
import mediapipe as mp
import time

cap = cv2.VideoCapture(0)  # 调用镜头
wcap = cap.set(3, 800)     # 设置相框大小
hcap = cap.set(4, 800)

mpHands = mp.solutions.hands  # 使用mediapipe 手部模型
hands = mpHands.Hands()
drawmp = mp.solutions.drawing_utils  # 画线
topIds = [4, 8, 12, 16, 20]     #5根手指的指尖
pTime = 0
while True:
    success, img = cap.read()  # cap.read()会返回两个值：Ture或False 和 帧
    if success:
        list = []
        #opencv调用相机拍摄的图像格式是BGR,得转化为RGB格式便于图像处理
        imgRGB = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        result = hands.process(imgRGB)
        # print(result.multi_hand_landmarks) #打印手部21个点的坐标信息
        if result.multi_hand_landmarks:
            for handlm in result.multi_hand_landmarks:
                # print(handlm) #打印坐标信息
                drawmp.draw_landmarks(img, handlm, mpHands.HAND_CONNECTIONS) #将21个点连线
                for id, lm in enumerate(handlm.landmark):
                    h, w, c = img.shape  #图像的长、宽、通道
                    cx, cy = int(lm.x * w), int(lm.y * h)  #坐标cx,cy转为整数
                    list.append([id, cx, cy])    #记录每点坐标
            if len(list) != 0:
                # 判断左右手
                if result.multi_hand_landmarks:
                    hand_landmarks = result.multi_hand_landmarks[0] # 仅取第一个检测到的手
                    if hand_landmarks.landmark[mpHands.HandLandmark.WRIST].x < hand_landmarks.landmark[
                        mpHands.HandLandmark.THUMB_TIP].x:
                        print("右手")
                    else:
                        print("左手")
        #检测帧数
        cTime = time.time()
        fps = 1 / (cTime - pTime)
        pTime = cTime
        cv2.putText(img, str(int(fps)), (10, 70), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 3, (255, 255, 255), 2)
    cv2.imshow("images", img)
    if cv2.waitKey(1) & 0xff == 27:  #按‘ESC’键退出
        break

效果图：

4.手势识别

    这里手势识别的原理是：根据手部关键点的坐标位置，来判断手部姿态（手指弯曲或者伸直）。大拇指比较特殊，和其余四指的弯曲方向不同。大拇指可以依靠X坐标，比较第4点和第3点的X值，来判断是否弯曲；其余四指可以依靠Y坐标，比如食指比较第8点和第6点的Y值，来判断是否弯曲。如下图所示：

手势识别代码：

# 判断左右手
if result.multi_hand_landmarks:
    hand_landmarks = result.multi_hand_landmarks[0]  # 仅取第一个检测到的手
    #大拇指
    if hand_landmarks.landmark[mpHands.HandLandmark.WRIST].x < hand_landmarks.landmark[
        mpHands.HandLandmark.THUMB_TIP].x: #右手
        if list[topIds[0]][1] > list[topIds[0] - 1][1]:
            finger.append(1)
        else:
            finger.append(0)
    else:  #左手
        if list[topIds[0]][1] < list[topIds[0] - 1][1]:
            finger.append(1)
        else:
            finger.append(0)
#其余四指
for id in range(1, 5):
    if list[topIds[id]][2] < list[topIds[id] - 2][2]:
        finger.append(1)
        # print("---伸直----")
        # print('id:', topIds[id], ', Y:', list[topIds[id]][2])
        # print('id:', topIds[id] - 2, ', Y:', list[topIds[id] - 2][2])
        # print("_________ ")
    else:
        finger.append(0)
        # print("---弯曲----")
        # print('id:', topIds[id], ', Y:', list[topIds[id]][2])
        # print('id:', topIds[id] - 2, ', Y:', list[topIds[id] - 2][2])
        # print("_________ ")
    totalFinger = finger.count(1) #统计伸直的手指个数
    print(totalFinger)
cv2.putText(img, str(totalFinger), (40, 350), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 10, (255, 0, 0), 25)

5.完整代码

import cv2
import mediapipe as mp
import time

cap = cv2.VideoCapture(0)  # 调用镜头
wcap = cap.set(3, 800)
hcap = cap.set(4, 800)

mpHands = mp.solutions.hands  # 使用mediapipe 手部模型
hands = mpHands.Hands()
drawmp = mp.solutions.drawing_utils  # 画线
topIds = [4, 8, 12, 16, 20]
pTime = 0
while True:
    success, img = cap.read()  # cap.read()会返回两个值：Ture或False 和 帧
    if success:
        list = []
        # opencv调用相机拍摄的图像格式是BGR,得转化为RGB格式便于图像处理
        imgRGB = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        result = hands.process(imgRGB)
        # print(result.multi_hand_landmarks) #打印手部21个点的坐标信息
        if result.multi_hand_landmarks:
            for handlm in result.multi_hand_landmarks:
                # print(landmarks) #打印坐标信息
                drawmp.draw_landmarks(img, handlm, mpHands.HAND_CONNECTIONS)
                for id, lm in enumerate(handlm.landmark):
                    h, w, c = img.shape  # 图像的长、宽、通道
                    cx, cy = int(lm.x * w), int(lm.y * h)  # 将坐标数值转为整数
                    list.append([id, cx, cy])
            if len(list) != 0:
                finger = []
                # 判断左右手
                if result.multi_hand_landmarks:
                    hand_landmarks = result.multi_hand_landmarks[0]  # 仅取第一个检测到的手
                    # 大拇指
                    if hand_landmarks.landmark[mpHands.HandLandmark.WRIST].x < hand_landmarks.landmark[
                        mpHands.HandLandmark.THUMB_TIP].x:
                        if list[topIds[0]][1] > list[topIds[0] - 1][1]:
                            finger.append(1)
                        else:
                            finger.append(0)
                    else:
                        if list[topIds[0]][1] < list[topIds[0] - 1][1]:
                            finger.append(1)
                        else:
                            finger.append(0)
                # 其余四指
                for id in range(1, 5):
                    if list[topIds[id]][2] < list[topIds[id] - 2][2]:
                        finger.append(1)
                        # print("---伸直----")
                        # print('id:', topIds[id], ', Y:', list[topIds[id]][2])
                        # print('id:', topIds[id] - 2, ', Y:', list[topIds[id] - 2][2])
                        # print("_________ ")
                    else:
                        finger.append(0)
                        # print("---弯曲----")
                        # print('id:', topIds[id], ', Y:', list[topIds[id]][2])
                        # print('id:', topIds[id] - 2, ', Y:', list[topIds[id] - 2][2])
                        # print("_________ ")
                    totalFinger = finger.count(1)
                    print(totalFinger)
            cv2.putText(img, str(totalFinger), (40, 350), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 10, (255, 0, 0), 25)
        # 检测帧数
        cTime = time.time()
        fps = 1 / (cTime - pTime)
        pTime = cTime
        cv2.putText(img, str(int(fps)), (10, 70), cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 3, (255, 255, 255), 2)

    cv2.imshow("images", img)
    if cv2.waitKey(1) & 0xff == 27:  # 按'ESC'键退出
        break

6.效果图

可以实现数字0到5的识别，如图所示：

最后，附上OpenCV+mediapipe-＞人脸特征点检测、OpenCV + mediapipe -＞人体姿态估计，一起快乐学习，持续学习！(^o^)／

标签： 人工智能 计算机视觉 opencv
本文转载自: https://blog.csdn.net/weixin_44686138/article/details/129773982
版权归原作者 大大Cameo 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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