基于Mediapipe深度学习算法的手势识别系统【含python源码+PyqtUI界面+原理详解】-python手势识别深度学习实战项目

阿_旭

已于 2024-11-01 19:05:24 修改

阅读量2w

点赞数 30

分类专栏：深度学习实战 OpenCV项目实战 AI应用软件开发实战文章标签：深度学习算法 python 手势识别深度学习实战

于 2023-07-11 12:31:53 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_42589613/article/details/131652619

版权

AI应用软件开发实战同时被 3 个专栏收录

104 篇文章

订阅专栏

深度学习实战

103 篇文章

订阅专栏

OpenCV项目实战

15 篇文章

订阅专栏

本文介绍了利用Mediapipe的深度学习算法开发的手势识别系统，该系统具有UI界面，支持图片、视频和摄像头三种方式的手部动作识别，能实时显示检测结果。通过Python和PyQT实现，代码资源可供学习参考。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

功能演示

在这里插入图片描述

摘要：手势识别是一种通过技术手段识别视频图像中人物手势的技术。本文详细介绍了手势识别实现的技术原理，同时基于python与pyqt开发了一款带UI界面的手势识别系统软件，以便于进行结果显示。手势识别采用了mediapipe的深度学习算法进行手掌检测与手部的关键点定位，实时检测速度快、识别精度高。该软件可以支持图片、视频以及摄像头这3种方式进行手部动作识别，并可在界面实时显示相关检测结果。本文提供了完整的Python代码和使用教程，给感兴趣的小伙伴参考学习，完整的代码资源文件获取方式见文末。

点击跳转至文末《完整相关文件及源码》获取

前言

手势识别技术是一种将人类手部的动作转化为机器可理解形式的技术。它可以通过分析图像或视频中的手部或身体动作，来识别并理解用户的意图或指令。手势识别技术广泛应用于人机交互、虚拟现实、增强现实、智能监控等领域。通过手势识别技术，用户可以使用手势进行操作和交互，从而提供更加自然、直观的用户体验。

手势识别技术目前正处于快速发展阶段，并取得了很多重要的研究进展。以下是手势识别技术目前常见的一些研究：
1.传感器技术：传感器技术在手势识别中起着关键作用。例如，深度相机、红外传感器和摄像头等设备能够捕捉到人体的姿态和动作信息。
2.深度学习：深度学习方法在手势识别中被广泛应用。通过使用深度神经网络模型，可以实现对复杂手势的准确识别和分类。
3.实时性：实时手势识别是当前研究的一个重点。研究人员致力于提高算法的效率和响应速度，以满足实时交互的需求。
4.多模态融合：多模态手势识别结合了多种传感器数据，如图像、声音和运动数据，以提高识别准确度和鲁棒性。
5.应用：手势识别技术在各个领域都有广泛应用。例如，在虚拟现实和增强现实中，手势识别可用于交互和控制；在医疗领域，手势识别可用于康复训练和手术操作辅助等。

博主根据Mediapipe框架中的深度学习算法进行手势识别检测，并基于此开发了一款结果可视化的手势识别系统，可以通过图片、视频、摄像头3种方式进行手部跟踪与手势识别，并且展示相应识别结果。可以识别数字以及其他多种常见的手部姿势，感兴趣的小伙伴可以自己试试。

软件初始界面如下图：
在这里插入图片描述
手势识别的界面如下，可识别画面中存在的多个手势，并区分左右手，同时也支持开启摄像头或视频检测：

一、软件核心功能介绍及效果演示

手势识别系统主要功能包括以下几个部分：
1. 支持图片、视频以及摄像头这3种方式进行手部动作识别；
2. 可区分左右手，并显示相应手部的坐标位置，以及21个手部关键点;
3. 可显示每只手的伸出手指数；
4. 可识别多种常见手势结果，并在界面上显示；

（1）图片手势识别
点击打开图片按钮，选择需要识别的图片即可，操作演示如下：
在这里插入图片描述
（2）视频手势识别
点击打开视频按钮，选择需要识别的视频即可，操作演示如下：

（3）摄像头手势识别
点击打开摄像头按钮，即可开启摄像头，再次点击该按钮，会关闭摄像头，操作演示如下：
在这里插入图片描述

二、手势识别的基本原理

1.基本原理

Mediapipe是Google开源的一个多媒体处理框架，旨在为开发者提供高效、可扩展的数据流图（dataflow graph）方式来构建多媒体应用程序。它提供了一系列预训练好的模型和工具，用于处理视频、音频、姿势估计、手势识别等多媒体任务。

Mediapipe进行手势识别的基本原理是通过检测和跟踪手部关键点来识别手势。它使用了深度学习模型和计算机视觉技术来实现这一目标。首先，mediapipe使用大量的手部图像数据进行训练，以构建一个手部姿势估计模型。在进行检测时，mediapipe加载训练好的模型，并将输入的图像传递给模型。模型会检测图像中的手部区域，并定位手部关键点的位置。一旦检测到手部关键点的位置，mediapipe会利用计算机视觉技术对这些关键点进行跟踪。这有助于在连续帧之间保持关键点的一致性，以提高识别准确性。然后，根据手部关键点的位置和动作，mediapipe可以将手势分为不同的类别。这些类别可以包括手势如拳头、平手、手势指令等。

2. 代码实现

Mediapipe库基于C++实现，并提供了Python接口，使得开发者能够方便地使用这些功能。下面是使用mediapipe进行手势识别的基本原理：
安装：首先，需要安装mediapipe库。可以通过pip命令进行安装：

pip install mediapipe

导入库：导入mediapipe库和其他必要的依赖项。

python
import cv2
import mediapipe as mp

加载模型：使用mediapipe加载已经训练好的手部关键点模型。

mp_hands = mp.solutions.hands
hands = mp_hands.Hands()
mp_drawing = mp.solutions.drawing_utils

手势识别：打开摄像头并读取视频帧，将每一帧传递给hands.process()方法进行手势识别。

# coding:utf-8
cap = cv2.VideoCapture(0)  # 打开摄像头
while True:
    ret, frame = cap.read()  # 读取视频帧
    if not ret:
        break
    image = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB)  # 转换颜色空间
    results = hands.process(image)  # 手势识别

    # 处理识别结果
    if results.multi_hand_landmarks:
        for hand_landmarks in results.multi_hand_landmarks:
            mp_drawing.draw_landmarks(
                frame,
                hand_landmarks,
                mp_hands.HAND_CONNECTIONS) # 用于指定地标如何在图中连接。

            for point in hand_landmarks.landmark:
                x = int(point.x * frame.shape[1])
                y = int(point.y * frame.shape[0])
                cv2.circle(frame, (x, y), 5, (0, 255, 0), -1) # 画出关键点

    cv2.imshow('Gesture Recognition', frame)  # 显示结果
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

在上述代码中，我们首先导入了mediapipe库和其他必要的依赖项。然后，使用mp.solutions.hands.Hands()加载手部关键点模型，并打开摄像头读取视频帧。每一帧都传递给hands.process()方法进行手势识别。返回的结果包含检测到的手部关键点的位置信息，我们可以根据这些信息进行相应的处理。手部关键点位置如下图：
在这里插入图片描述