Mediapipe框架介绍及使用说明

介绍

        Mediapipe是Google在2019年开发并提出的一款开源的跨平台多媒体处理框架，用于构建基于机器学习的应用程序，特别是涉及到计算机视觉、音频处理、姿势估计等领域。Mediapipe实际上是一个集成的机器学习视觉算法的工具库(包含人脸检测、人脸关键点、手势识别、头像分割和姿态识别等各种模型)，该库提供了一系列预训练模型和工具，可以帮助开发者快速构建和部署计算机视觉和音频处理应用。它提供了一套易于使用的API，可以用于实时姿势估计、手势识别、面部识别、目标跟踪等任务。

相关网址

参考网址:https://developers.google.cn/mediapipe 

官网地址：https://mediapipe.dev/

Github开源项目地址：https://github.com/google/mediapipe

一些模型的web体验地址（用到电脑摄像头）：

   人脸检测：https://code.mediapipe.dev/codepen/face_detection
   人脸关键点：https://code.mediapipe.dev/codepen/face_mesh
   手势识别：https://code.mediapipe.dev/codepen/hands
   姿态识别：https://code.mediapipe.dev/codepen/pose
   自拍头像分割：https://code.mediapipe.dev/codepen/selfie_segmentation

特点 

Mediapipe库的主要特点包括：

• 实时性能：提供高效的实时处理能力，适用于实时应用程序和流媒体处理，各种模型基本上可以做到实时运行且速度较快。
• 跨平台支持和多语言支持：支持在多个平台上运行，包括Android、iOS、Windows和Linux等，支持C++，Python，JAVAScript，Coral等主流编程语言。
• 灵活性：可以根据需要自定义和扩展，适用于各种不同的应用场景。
• 高质量的预训练模型：提供了一系列经过训练的模型，可以直接用于各种计算机视觉和音频处理任务

开发

使用Mediapipe库进行开发，通常需要以下步骤：

1.安装Mediapipe库：可以使用pip命令来安装Mediapipe库，例如：pip install mediapipe。
2.导入Mediapipe库：在Python代码中导入Mediapipe库，例如：import mediapipe as mp。
3.加载预训练模型：使用Mediapipe库提供的模型，加载需要的预训练模型，例如：hands = mp.solutions.hands.Hands()。
4.处理输入数据：将需要处理的输入数据传递给加载的模型，例如：results = hands.process(image)。
5.获取结果：从处理结果中提取需要的信息，例如：landmarks = results.multi_hand_landmarks。
6.进行后续处理：根据需要对结果进行进一步处理或应用。

        以上是使用Mediapipe库进行开发的基本步骤。具体的使用方法和示例代码可以参考Mediapipe官方文档和示例代码。

支持的Python版本

      Mediapipe库支持的Python版本包括：

1. Python 3.7
2. Python 3.8
3. Python 3.9
4. Python 3.10

这些是当前Mediapipe库所支持的Python版本。请注意，某些功能可能仅在特定的Python版本中可用。因此，建议使用最新版本的Python来获得最佳的兼容性和性能。

应用

Mediapipe手势识别

   import cv2
   import mediapipe as mp
   mp_drawing = mp.solutions.drawing_utils
   mp_hands = mp.solutions.hands
   hands = mp_hands.Hands(
       static_image_mode=False,
       max_num_hands=2,
       min_detection_confidence=0.75,
       min_tracking_confidence=0.75)
   cap = cv2.VideoCapture(0)
   while True:
       ret, frame = cap.read()
       frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)
       # 因为摄像头是镜像的，所以将摄像头水平翻转
       # 不是镜像的可以不翻转
       frame = cv2.flip(frame, 1)
       results = hands.process(frame)     # process()是手势识别最核心的方法，通过调用这个方法，将窗口对象作为参数，mediapipe就会将手势识别的信息存入到res对象中
       frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_RGB2BGR)
       if results.multi_handedness:
           for hand_label in results.multi_handedness:
               print(hand_label)
       if results.multi_hand_landmarks:
           for hand_landmarks in results.multi_hand_landmarks:
               print('hand_landmarks:', hand_landmarks)
               # 关键点可视化
               mp_drawing.draw_landmarks(
                   frame, hand_landmarks, mp_hands.HAND_CONNECTIONS)
       cv2.imshow('MediaPipe Hands', frame)
       if cv2.waitKey(1) & 0xFF == 27:
           break
   cap.release()

mp.solutions.drawing_utils是一个绘图模块，将识别到的手部关键点信息绘制道cv2图像中，mp.solutions.drawing_style定义了绘制的风格。
mp.solutions.hands是mediapipe中的手部识别模块，可以通过它调用手部识别的api，然后通过调用mp_hands.Hands初始化手部识别类。
mp_hands.Hands中的参数：
1)static_image_mode=True适用于静态图片的手势识别，Flase适用于视频等动态识别，比较明显的区别是，若识别的手的数量超过了最大值，True时识别的手会在多个手之间不停闪烁，而False时，超出的手不会识别，系统会自动跟踪之前已经识别过的手。默认值为False;
2)max_num_hands用于指定识别手的最大数量。默认值为2;
3)min_detection_confidence 表示最小检测信度，取值为[0.0,1.0]这个值约小越容易识别出手，用时越短，但是识别的准确度就越差。越大识别的越精准，但是响应的时间也会增加。默认值为0.5;
4)min_tracking_confience 表示最小的追踪可信度，越大手部追踪的越准确，相应的响应时间也就越长。默认值为0.5。 

 Mediapipe姿态识别

import cv2
   import mediapipe as mp
 
   if __name__ == '__main__':
       mp_pose = mp.solutions.pose
       pose = mp_pose.Pose(static_image_mode=True,
                           model_complexity=1,
                           smooth_landmarks=True,
                           # enable_segmentation=True,
                           min_detection_confidence=0.5,
                           min_tracking_confidence=0.5)
       drawing = mp.solutions.drawing_utils
 
       # read img BGR to RGB
       img = cv2.imread("1.jpg")
       img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)
       cv2.imshow("input", img)
 
       results = pose.process(img)
       drawing.draw_landmarks(img, results.pose_landmarks, mp_pose.POSE_CONNECTIONS)
       cv2.imshow("keypoint", img)
 
       drawing.plot_landmarks(results.pose_world_landmarks, mp_pose.POSE_CONNECTIONS)
 
       cv2.waitKey(0)
       cv2.destroyAllWindows()

 mp_pose.Pose()其参数：
1)static_image_mode：静态图像还是连续帧视频;
2)model_complexity：人体姿态估计模型,0表示速度最快,精度最低（三者之中）,1表示速度中间，精度中间（三者之中),2表示速度最慢，精度最高（三者之中）;
3)smooth_landmarks：是否平滑关键点；
4)enable_segmentation：是否对人体进行抠图;
5)min_detection_confidence：检测置信度阈值；
6)min_tracking_confidence：各帧之间跟踪置信度阈值；