哈嘍，大家好。

今天給大家分享一個摔倒檢測項目，準(zhǔn)確地說是基于骨骼點的人體動作識別。

大概分為三個步驟

• 識別人體
• 識別人體骨骼點
• 動作分類

項目源碼已經(jīng)打包好了，獲取方式見文末。

0. chatgpt

首先，我們需要獲取監(jiān)控的視頻流。這段代碼比較固定，我們可以直接讓chatgpt完成

chatgpt寫的這段代碼是沒有問題的，可以直接使用。

但后面涉及到業(yè)務(wù)型任務(wù)，比如：用mediapipe?識別人體骨骼點，chatgpt給出的代碼是不對的。

我覺得chatgpt?可以作為一個工具箱，能獨立于業(yè)務(wù)邏輯，都可以試著交給chatgpt完成。

所以，我覺得未來對程序員的要求會更加注重業(yè)務(wù)抽象的能力。扯遠(yuǎn)了，言歸正傳。

1. 人體識別

人體識別可以用目標(biāo)檢測模型，比如：YOLOv5?，之前我們也分享過好多訓(xùn)練YOLOv5模型的文章。

但這里我沒有用YOLOv5?，而是用mediapipe?。因為mediapipe?運行速度更快，在 CPU 上也能流暢地運行。

2. 骨骼點識別

識別骨骼點的模型有很多，如：alphapose、openpose，每種模型識別出來的骨骼點個數(shù)和位置都有所差異。比如下面這兩種：

mediapipe 32個骨骼點

coco 17個骨骼點

骨骼點的識別我仍然使用mediapipe?，除了速度快，另一個優(yōu)勢是mediapipe識別的骨骼點多，有 32 個，能滿足我們的使用。因為下面要用的人體動作分類，強(qiáng)依賴于骨骼點。

image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
results = pose.process(image)

if not results.pose_landmarks:
    continue

# 識別人體骨骼點
image.flags.writeable = True
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_RGB2BGR)

mp_drawing.draw_landmarks(
    image,
    results.pose_landmarks,
    mp_pose.POSE_CONNECTIONS,
    landmark_drawing_spec=mp_drawing_styles.get_default_pose_landmarks_style()
)

3. 動作識別

動作識別使用的是基于骨架動作識別的時空圖卷積網(wǎng)絡(luò)，開源方案是STGCN（Skeleton-Based Graph Convolutional Networks）

https://github.com/yysijie/st-gcn

一組動作，如：摔倒，由 N 幀組成，每一幀可以構(gòu)造出以骨骼點坐標(biāo)組成的空間圖，骨骼點在幀之間連接起來就構(gòu)成時間圖，骨骼點的連接和時間幀的連接便可以構(gòu)造一張時空圖。

時空圖

在時空圖上進(jìn)行多層圖卷積運算，便可生成更高層次的特征圖。然后輸入到SoftMax分類器進(jìn)行動作分類(Action Classification)。

圖卷積

本來我打算訓(xùn)練STGCN模型的，但遇到的坑實在是太多了，最后直接用了別人訓(xùn)練好的模型。

坑1. STGCN? 支持 OpenPose? 識別的骨骼點，有數(shù)據(jù)集Kinetics-skeleton?可以直接用。坑的地方在于OpenPose安裝太麻煩，需要一堆步驟，掙扎后放棄。

坑2. STGCN? 還支持 NTU RGB+D數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集有 60 個動作分類，如：起立、行走、摔倒等。這份數(shù)據(jù)集的人體包含 25 個骨骼點，只有坐標(biāo)數(shù)據(jù)，原始視頻基本搞不到，所以沒辦法知道這 25 個骨骼點對應(yīng)哪些位置，以及用什么模型能識別出這 25 個骨骼點，掙扎后放棄。

上面兩個大坑，導(dǎo)致沒法直接訓(xùn)練STGCN?模型，找了一個開源的方案，它用的是alphapose?識別 14 個骨骼點，同時修改STGCN源碼支持自定義骨骼點。

https://github.com/GajuuzZ/Human-Falling-Detect-Tracks

我看了下mediapipe包含了這 14 個骨骼點，所以可以用mediapipe識別的骨骼點輸入他的模型，實現(xiàn)動作分類。

mediapipe 32個骨骼點

選出14個關(guān)鍵骨骼點

14個骨骼點提取代碼：

KEY_JOINTS = [
    mp_pose.PoseLandmark.NOSE,
    mp_pose.PoseLandmark.LEFT_SHOULDER,
    mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_SHOULDER,
    mp_pose.PoseLandmark.LEFT_ELBOW,
    mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_ELBOW,
    mp_pose.PoseLandmark.LEFT_WRIST,
    mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_WRIST,
    mp_pose.PoseLandmark.LEFT_HIP,
    mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_HIP,
    mp_pose.PoseLandmark.LEFT_KNEE,
    mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_KNEE,
    mp_pose.PoseLandmark.LEFT_ANKLE,
    mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_ANKLE
]

landmarks = results.pose_landmarks.landmark
joints = np.array([[landmarks[joint].x * image_w,
                    landmarks[joint].y * image_h,
                    landmarks[joint].visibility]
                   for joint in KEY_JOINTS])

STGCN?原始方案構(gòu)造的空間圖只支持openpose?18個骨骼點和NTU RGB+D數(shù)據(jù)集25個骨骼點

修改這部分源碼，以支持自定義的14個骨骼點

模型直接使用Human-Falling-Detect-Tracks項目已經(jīng)訓(xùn)練好的，實際運行發(fā)現(xiàn)識別效果很差，因為沒有看到模型訓(xùn)練過程，不確定問題出在哪。

有能力的朋友可以自己訓(xùn)練模型試試，另外，百度的Paddle?也基于STGCN?開發(fā)了一個跌倒檢測模型，只支持摔倒這一種行為的識別。

當(dāng)然大家也可以試試Transformer的方式，不需要提取骨骼點特征，直接將 N 幀圖片送入模型分類。

關(guān)于STGCN的原理，大家可以參考文章：https://www.jianshu.com/p/be85114006e3  總結(jié)的非常好。

需要源碼的朋友留言區(qū)回復(fù)即可。

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