基于 Fast-OpenPose的仰卧起坐姿态估计研究
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TP399

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国家自然科学基金(62204172) 、横向项目“体质监测设备研制 ”(苏技认字(2021)02050098) 项目资助


Research on sit-up posture estimation based on Fast-OpenPose
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    摘要:

    当前 ,许多学校体质测试项 目 中的仰卧起坐测试仍需通过手动计数 ,这不仅耗费人力 ,而且效率较低 。 为了促进体质 健身的智能化发展 ,提出了一种基于人体姿态估计模型 Fast-OpenPose和支持向量机(supportvector machine, SVM) 融合实 现的仰卧起坐行为计数方法 。通过 OpenPose检测出仰卧起坐连续视频流中人体关键点的位置信息 ,再 用 SVM 对 获 取 到 的 每一帧人体关键点的坐标数据进行动作特 征 分 类 。鉴 于 原 OpenPose网 络 复 杂 度 高 、模 型 参 数 量 大 、检 测 耗 时 长 的 缺 陷 , 用 FasterNet对其主干特征提取部分进行轻量化改进 ,并在预测分支中优化更为高效的单分支网络结构和卷积类型 ,最后引入空 间注意力(spatialgroup-wise enhance, SGE) 来弥补精度损失 。在 CoCo2017数据集的基础上 ,额外扩充 1 000张 仰 卧 起 坐 场 景的图片数据进行模型训练 ,实验结果表明 ,改进后的 Fast-OpenPose在损失部分精度但不影响仰卧起坐姿态估计的情况下 , 模型参数量缩减近 80% ,关键点检测速度提 升 110% 。 与 同 系 列 其 他 改 进 模 型 相 比 , 在 保 持 相 近 平 均 精 度 均 值(mAP) 的 同 时 ,更具有轻量化与速度优势 。

    Abstract:

    Atpresent, the sit-up test in many school physical fitness test projects still needs to be manually counted, which notonly consumes manpower, butalso is inefficient. In orderto promote the intelligentdevelopmentofphysical fitness, thispaperproposesamethodforcounting sit-upbehaviorbased on afusionimplementationoftheFast-OpenPose human posture estimation modeland supportvector machine(SVM) . The position information ofthe keypoints ofthe human bodyin the continuous video stream of sit-ups is detected by OpenPose, and the SVM is used to classify the motion features ofthe coordinatedataofeach frameofthekeypointsofthehuman body. In view ofthe shortcomingsof the original OpenPose network, such as high complexity, large number of model parameters and long detection time, this paper uses FasterNet to lightweightly improve its main feature extraction part, and optimizes the more efficient single branch network structure and convolution type in the prediction branch. Finally, spatial group-wise enhance (SGE) is introduced to makeupforthelossofaccuracy. Based on theCoCo2017dataset, an additional1000imagedata ofsit-up scene are expanded for model training, and the experimental results show that the improved Fast-OpenPose reduces the numberofmodelparameters by nearly80% and improves the speed of keypointdetection by110% , while losing partof the accuracy but not affecting the sit-up pose estimation. Compared with other improved models in the same series, ithas more lightweightand speed advantages while maintaining similar mAP values.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

刘 罡,张 旭,侯恩翔.基于 Fast-OpenPose的仰卧起坐姿态估计研究[J].国外电子测量技术,2024,43(7):112-121

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  • 在线发布日期: 2024-08-07
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