Dlib+Opencv库实现疲劳检测

article/2025/9/23 19:40:09

文章目录

    • 1.关键点检测
    • 2.算法实现的核心点
    • 3.算法实现
      • (1)人脸的关键点集合
      • (2)加载人脸检测库和人脸关键点检测库
      • (3)绘制人脸检测的框
      • (4)对检测之后的人脸关键点坐标进行转换
      • (5)计算欧式距离
      • (6)计算眼睛的纵横比
      • (7)对人脸关键点绘制点
      • (8)设置相关的阈值
      • (9)实时的人脸关键点检测
      • (10)整体代码

1.关键点检测

https://mydreamambitious.blog.csdn.net/article/details/125542337


2.算法实现的核心点

请添加图片描述
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在这里插入图片描述
其中纵横比表示衡量是否眨眼;p1,p2,p3,p4,p5,p6为人眼的关键点坐标,||p2-p6||表示两个关键点之间的欧式距离。其实你只要看懂上面的图和公式即可。

论文地址
http://vision.fe.uni-lj.si/cvww2016/proceedings/papers/05.pdf
参考理论详解
https://blog.csdn.net/uncle_ll/article/details/117999920


3.算法实现

注:这个代码看起来有点多(复杂),但是读者不要“害怕”,这个思路非常的清晰,只要一步一步的来就很容易明白其中实现的过程(不难理解)。

(1)人脸的关键点集合

#对于68个检测点,将人脸的几个关键点排列成有序,便于后面的遍历
shape_predictor_68_face_landmark=OrderedDict([('mouth',(48,68)),('right_eyebrow',(17,22)),('left_eye_brow',(22,27)),('right_eye',(36,42)),('left_eye',(42,48)),('nose',(27,36)),('jaw',(0,17))
])

(2)加载人脸检测库和人脸关键点检测库

# 加载人脸检测与关键点定位
#http://dlib.net/python/index.html#dlib_pybind11.get_frontal_face_detector
detector = dlib.get_frontal_face_detector()
#http://dlib.net/python/index.html#dlib_pybind11.shape_predictor
criticPoints = dlib.shape_predictor("shape_predictor_68_face_landmarks.dat")

(3)绘制人脸检测的框

#绘制人脸画矩形框
def drawRectangle(detected,frame):margin = 0.2img_h,img_w,_=np.shape(frame)if len(detected) > 0:for i, locate in enumerate(detected):x1, y1, x2, y2, w, h = locate.left(), locate.top(), locate.right() + 1, locate.bottom() + 1, locate.width(), locate.height()xw1 = max(int(x1 - margin * w), 0)yw1 = max(int(y1 - margin * h), 0)xw2 = min(int(x2 + margin * w), img_w - 1)yw2 = min(int(y2 + margin * h), img_h - 1)cv2.rectangle(frame, (x1, y1), (x2, y2), (0, 255, 0), 2)face = frame[yw1:yw2 + 1, xw1:xw2 + 1, :]cv2.putText(frame, 'Person', (locate.left(), locate.top() - 10),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1.2, (255, 0, 0), 3)return frame

(4)对检测之后的人脸关键点坐标进行转换

#对检测之后获取的人脸关键点坐标进行转换
def predict2Np(predict):# 创建68*2关键点的二维空数组[(x1,y1),(x2,y2)……]dims=np.zeros(shape=(predict.num_parts,2),dtype=np.int)#遍历人脸的每个关键点获取二维坐标length=predict.num_partsfor i in range(0,length):dims[i]=(predict.part(i).x,predict.part(i).y)return dims

(5)计算欧式距离

#计算欧式距离
def Euclidean(PointA,PointB):x=math.fabs(PointA[0]-PointB[0])y=math.fabs(PointA[1]-PointB[1])Ear=math.sqrt(x*x+y*y)return Ear

(6)计算眼睛的纵横比

#计算是否眨眼的距离
def ComputeCloseEye(left_eye):#计算P2与P6,P3与P5P1=Euclidean(left_eye[1],left_eye[5])P2=Euclidean(left_eye[2],left_eye[4])#计算P1与P4P3=Euclidean(left_eye[0],left_eye[3])#计算PP=(P1+P2)/(2*P3)return P

(7)对人脸关键点绘制点

#获取左眼和右眼的关键点坐标值
avg_Ear=0.0
def draw_left_and_right_eye(detected,frame):global avg_Earfor (step,locate) in enumerate(detected):#获取人眼的关键点dims=criticPoints(frame,locate)#将得到的坐标值转换为二维dims=predict2Np(dims)#获取左眼的关键点坐标值列表left_eye=dims[42:48]# 获取右眼的关键点坐标值列表right_eye=dims[36:42]#绘制左眼的点for (x, y) in left_eye:cv2.circle(img=frame, center=(x, y),radius=2, color=(0, 255, 0), thickness=-1)#绘制右眼的点for (x, y) in right_eye:cv2.circle(img=frame, center=(x, y),radius=2, color=(0, 255, 0), thickness=-1)#计算距离earLeft=ComputeCloseEye(left_eye)earRight=ComputeCloseEye(right_eye)#计算左眼和右眼的平均纵横比avg_Ear=(earRight+earLeft)/2cv2.putText(img=frame,text='CloseEyeDist: '+str(round(avg_Ear,2)),org=(20,50),fontFace=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,fontScale=1.0,color=(0,255,0),thickness=2)return frame,avg_Ear

(8)设置相关的阈值

#设置纵横比的阈值
Ear_Threshod=0.2
#眨眼动作是一个快速闭合的过程,眨眼持续差不多为100-400ms
#设置当连续3帧的纵横比都小于阈值则表示眨眼
Ear_frame_Threshold=3
#一次任务中的总的眨眼次数
ToClose_Eye=0

(9)实时的人脸关键点检测

#实时的人脸关键点检测
def detect_time():cap=cv2.VideoCapture(0)#记录连续眨眼的次数count=0global ToClose_Eyewhile cap.isOpened():#记录开始时间statime=time.time()ret,frame=cap.read()#检测人脸位置detected = detector(frame)#利用定位到的人脸进行人脸关键点检测frame = drawRectangle(detected, frame)frame,avg_Ear=draw_left_and_right_eye(detected,frame)if avg_Ear<Ear_Threshod:count+=1if count>=Ear_frame_Threshold:ToClose_Eye+=1count=0cv2.putText(img=frame,text='ToClose_Eye: '+str(ToClose_Eye),org=(20,80),fontFace=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,fontScale=1.0,color=(0,255,0),thickness=2)#记录结束时间endtime=time.time()FPS=1/(endtime-statime)cv2.putText(img=frame, text='FPS: '+str(int(FPS)), org=(20, 110), fontFace=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,fontScale=1.0, color=(0, 255, 0), thickness=2)cv2.imshow('frame', frame)key=cv2.waitKey(1)if key==27:breakcap.release()cv2.destroyAllWindows()

(10)整体代码

import os
import cv2
import dlib
import time
import math
import numpy as np
from collections import OrderedDict#对于68个检测点,将人脸的几个关键点排列成有序,便于后面的遍历
shape_predictor_68_face_landmark=OrderedDict([('mouth',(48,68)),('right_eyebrow',(17,22)),('left_eye_brow',(22,27)),('right_eye',(36,42)),('left_eye',(42,48)),('nose',(27,36)),('jaw',(0,17))
])# 加载人脸检测与关键点定位
#http://dlib.net/python/index.html#dlib_pybind11.get_frontal_face_detector
detector = dlib.get_frontal_face_detector()
#http://dlib.net/python/index.html#dlib_pybind11.shape_predictor
criticPoints = dlib.shape_predictor("shape_predictor_68_face_landmarks.dat")#绘制人脸画矩形框
def drawRectangle(detected,frame):margin = 0.2img_h,img_w,_=np.shape(frame)if len(detected) > 0:for i, locate in enumerate(detected):x1, y1, x2, y2, w, h = locate.left(), locate.top(), locate.right() + 1, locate.bottom() + 1, locate.width(), locate.height()xw1 = max(int(x1 - margin * w), 0)yw1 = max(int(y1 - margin * h), 0)xw2 = min(int(x2 + margin * w), img_w - 1)yw2 = min(int(y2 + margin * h), img_h - 1)cv2.rectangle(frame, (x1, y1), (x2, y2), (0, 255, 0), 2)face = frame[yw1:yw2 + 1, xw1:xw2 + 1, :]cv2.putText(frame, 'Person', (locate.left(), locate.top() - 10),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1.2, (255, 0, 0), 3)return frame#对检测之后获取的人脸关键点坐标进行转换
def predict2Np(predict):# 创建68*2关键点的二维空数组[(x1,y1),(x2,y2)……]dims=np.zeros(shape=(predict.num_parts,2),dtype=np.int)#遍历人脸的每个关键点获取二维坐标length=predict.num_partsfor i in range(0,length):dims[i]=(predict.part(i).x,predict.part(i).y)return dims#计算欧式距离
def Euclidean(PointA,PointB):x=math.fabs(PointA[0]-PointB[0])y=math.fabs(PointA[1]-PointB[1])Ear=math.sqrt(x*x+y*y)return Ear
#计算是否眨眼的距离
def ComputeCloseEye(left_eye):#计算P2与P6,P3与P5P1=Euclidean(left_eye[1],left_eye[5])P2=Euclidean(left_eye[2],left_eye[4])#计算P1与P4P3=Euclidean(left_eye[0],left_eye[3])#计算PP=(P1+P2)/(2*P3)return P#获取左眼和右眼的关键点坐标值
avg_Ear=0.0
def draw_left_and_right_eye(detected,frame):global avg_Earfor (step,locate) in enumerate(detected):#获取人眼的关键点dims=criticPoints(frame,locate)#将得到的坐标值转换为二维dims=predict2Np(dims)#获取左眼的关键点坐标值列表left_eye=dims[42:48]# 获取右眼的关键点坐标值列表right_eye=dims[36:42]#绘制左眼的点for (x, y) in left_eye:cv2.circle(img=frame, center=(x, y),radius=2, color=(0, 255, 0), thickness=-1)#绘制右眼的点for (x, y) in right_eye:cv2.circle(img=frame, center=(x, y),radius=2, color=(0, 255, 0), thickness=-1)#计算距离earLeft=ComputeCloseEye(left_eye)earRight=ComputeCloseEye(right_eye)#计算左眼和右眼的平均纵横比avg_Ear=(earRight+earLeft)/2cv2.putText(img=frame,text='CloseEyeDist: '+str(round(avg_Ear,2)),org=(20,50),fontFace=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,fontScale=1.0,color=(0,255,0),thickness=2)return frame,avg_Ear#设置纵横比的阈值
Ear_Threshod=0.2
#眨眼动作是一个快速闭合的过程,眨眼持续差不多为100-400ms
#设置当连续3帧的纵横比都小于阈值则表示眨眼
Ear_frame_Threshold=3
#一次任务中的总的眨眼次数
ToClose_Eye=0#实时的人脸关键点检测
def detect_time():cap=cv2.VideoCapture(0)#记录连续眨眼的次数count=0global ToClose_Eyewhile cap.isOpened():#记录开始时间statime=time.time()ret,frame=cap.read()#检测人脸位置detected = detector(frame)#利用定位到的人脸进行人脸关键点检测frame = drawRectangle(detected, frame)frame,avg_Ear=draw_left_and_right_eye(detected,frame)if avg_Ear<Ear_Threshod:count+=1if count>=Ear_frame_Threshold:ToClose_Eye+=1count=0cv2.putText(img=frame,text='ToClose_Eye: '+str(ToClose_Eye),org=(20,80),fontFace=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,fontScale=1.0,color=(0,255,0),thickness=2)#记录结束时间endtime=time.time()FPS=1/(endtime-statime)cv2.putText(img=frame, text='FPS: '+str(int(FPS)), org=(20, 110), fontFace=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,fontScale=1.0, color=(0, 255, 0), thickness=2)cv2.imshow('frame', frame)key=cv2.waitKey(1)if key==27:breakcap.release()cv2.destroyAllWindows()if __name__ == '__main__':print('Pycharm')detect_time()

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