实时眨眼检测应用开发指南

在本文中,将探讨如何利用计算机视觉技术构建一个实时的眨眼检测应用。这个应用不仅可以检测眨眼,还可以用于监测驾驶员的疲劳状态、追踪虹膜运动以及开发基于眼动的虚拟现实游戏等多种场景。将通过完整的流程和逐行代码分析,使用更多的库和数学知识来构建这个应用。

眨眼检测应用的实际应用场景

1) 驾驶员疲劳监测:这个应用可以帮助判断驾驶员是否在驾驶过程中感到疲劳,通过检测眼睛的闭合和眨眼动作。

2) 虹膜追踪:在增强现实(AR)应用中,可以通过追踪虹膜的运动来实现更加自然的交互。

3) 虚拟游戏:在虚拟现实(VR)游戏的发展中,可以通过眼动来控制游戏,而不仅仅局限于手或身体动作。

技术实现

将首先提取眼睛附近的特征点,以确定眼睛的封闭区域,然后计算眼睛的长宽比(EAR),这将帮助判断是否发生了眨眼事件。眼睛的坐标点共有6个,从眼睛的左上角开始,按顺时针方向排列。这些坐标点的高宽比将用于计算EAR。

所需库的导入和功能

from scipy.spatial import distance as dist from imutils.video import FileVideoStream from imutils.video import VideoStream from imutils import face_utils import numpy as np import imutils import time import dlib import cv2

这些库将帮助进行欧几里得距离计算、视频流处理、面部特征点获取、数学运算、系统时间获取、实时面部特征点检测以及图像处理等任务。

计算眼睛长宽比(EAR)的函数

def eye_aspect_ratio(eye): A = dist.euclidean(eye[1], eye[5]) B = dist.euclidean(eye[2], eye[4]) C = dist.euclidean(eye[0], eye[3]) ear = (A + B) / (2.0 * C) return ear

该函数首先计算眼睛两个坐标点之间的欧几里得距离,然后根据垂直和水平眼睛特征点计算EAR,并返回结果。

定义常量和初始化变量

EYE_AR_THRESH = 0.3 EYE_AR_CONSEC_FRAMES = 3 COUNTER = 0 TOTAL = 0

这些常量和变量将用于设置眨眼检测的阈值、连续帧数以及记录眨眼次数和连续帧计数。

初始化Dlib的面部检测器

print("Loading the dlib's face detector") detector = dlib.get_frontal_face_detector() predictor = dlib.shape_predictor("shape_predictor_68_face_landmarks.dat")

这里初始化了dlib库的正面面部检测器,并使用shape_predictor方法加载.dat文件,以预测面部特征点。

获取面部特征点的索引

(lStart, lEnd) = face_utils.FACIAL_LANDMARKS_IDXS["left_eye"] (rStart, rEnd) = face_utils.FACIAL_LANDMARKS_IDXS["right_eye"]

加载视频/实时流

print("Starting the video/live streaming") vs = FileVideoStream("Video.mp4").start() fileStream = True # vs = VideoStream(src = 0).start() # 如果想使用摄像头,运行这行代码。 # vs = VideoStream(usePiCamera = True).start() fileStream = False time.sleep(1.0)
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