实战 | 用Python 和 OpenCV搭建老人跌倒智能监测系统 (步骤 + 源码)

一个不知名大学生，江湖人称菜狗

original author: jacky Li

Email : 3435673055@qq.com

 Time of completion：2023.2.4

Last edited: 2023.2.4

导读

本文将使用Python、OpenCV和MediaPipe搭建一个老人跌倒智能监测系统。为了防止以后安静摔倒没人照看。

目录

背景介绍

实现步骤

【1】导入必要的模块：

【2】定义一个计算角度的函数：

【3】查找坐标：

【4】如何知道主体（老人）是安全的还是跌倒的？

【5】如何区分床和地板？

【6】让我们在屏幕上打印结果：

【7】添加图形用户界面：

作者有言

背景介绍

    老人监测系统是一种智能检测系统，可以检测老人是否躺在床上或是否跌倒在地。这是一个解决实际问题的程序，可用于在您外出工作或外出时监控家中的老人，以便在出现任何问题时通知您。

实现步骤

【1】导入必要的模块：

    在 python 中导入 Numpy、MediaPipe 和 opencv

import cv2
import mediapipe as mp
import numpy as np

【2】定义一个计算角度的函数：

    由于我们将根据我们使用 OpenCV 获得的角度和坐标来假设一个人是在行走还是跌倒在地上，因此，我们必须计算角度，最简单的方法是定义一个函数，然后调用它在程序中。

def calculate_angle(a,b,c):
    a = np.array(a) # First
    b = np.array(b) # Mid
    c = np.array(c) # End
    
    radians = np.arctan2(c[1]-b[1], c[0]-b[0]) - np.arctan2(a[1]-b[1], a[0]-b[0])
    angle = np.abs(radians*180.0/np.pi)
    
    if angle >180.0:
        angle = 360-angle
        
    return angle 

【3】查找坐标：

    我们还必须找到坐标，以便我们可以在条件下使用它们，也可以将它们与calculate_angle函数一起使用。

            left_eye = [landmarks[mp_pose.PoseLandmark.LEFT_EYE.value].x,landmarks[mp_pose.PoseLandmark.LEFT_EYE.value].y]
            left_hip= [landmarks[mp_pose.PoseLandmark.LEFT_HIP.value].x,landmarks[mp_pose.PoseLandmark.LEFT_HIP.value].y]
            left_heel = [landmarks[mp_pose.PoseLandmark.LEFT_HEEL.value].x,landmarks[mp_pose.PoseLandmark.LEFT_HEEL.value].y]
            right_eye = [landmarks[mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_EYE.value].x,landmarks[mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_EYE.value].y]
            right_hip = [landmarks[mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_HIP.value].x,landmarks[mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_HIP.value].y]
            right_heel = [landmarks[mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_HEEL.value].x,landmarks[mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_HEEL.value].y]
            right_index = [landmarks[mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_INDEX.value].x,landmarks[mp_pose.PoseLandmark.RIGHT_INDEX.value].y] 
            left_index = [landmarks[mp_pose.PoseLandmark.LEFT_INDEX.value].x,landmarks[mp_pose.PoseLandmark.LEFT_INDEX.value].y]
            # Calculate angle

【4】如何知道主体（老人）是安全的还是跌倒的？

    我们将借助从 cv2 和 mediapipe 获得的坐标以及使用上述定义的函数获得的角度来找到这一点。

    由于我们正在获取眼睛臀部和脚踝的坐标，因此我们知道当一个人平躺（倒下）时，他的眼睛、臀部和脚踝之间的角度在 170 到 180 度的范围内。因此，我们可以简单地提出一个条件，当角度在 170 -180 度之间时，我们可以说一个人摔倒了。

                if angle1 != angle2 and (angle1>170 and angle2>170):
                    if (((right_index[0]0.20) and (right_index[1]0.15)) or ((left_index[0]0.18) and (left_index[1]0.15))):
                        stage="Hanging on !!"
                    else:
                        stage = "fallen :("    
                elif angle1 != angle2 and (angle1