openpose

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33.9k 8.1k 较难 1 次阅读 今天NOASSERTION图像开发框架
AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

OpenPose 是一款强大的开源实时多人姿态估计库,能够精准识别人体的躯干、面部、手部及脚部关键点位。它成功解决了在单张图像或视频流中,同时对多人进行全身(共计 135 个关键点)高精度检测的技术难题,即使在人物重叠或动作复杂的场景下也能保持稳定的追踪效果。

作为全球首个实现实时全身多人体态捕捉的系统,OpenPose 不仅支持 2D 姿态估算,还具备 3D 姿态重建能力,并提供了便捷的 Unity 插件以赋能游戏开发与虚拟现实应用。其核心优势在于将身体、手脚和面部的检测整合于统一框架内,实现了速度与精度的卓越平衡。

这款工具非常适合计算机视觉研究人员、AI 开发者、动画设计师以及需要人机交互解决方案的工程师使用。无论是用于学术算法研究、影视动作捕捉、体感游戏开发,还是构建智能监控与行为分析系统,OpenPose 都能提供坚实可靠的技术底座,帮助用户轻松将前沿的姿态识别技术落地到实际项目中。

使用场景

某智能健身创业团队正在开发一款基于普通摄像头的家庭 AI 私教应用,需要实时分析用户的深蹲、瑜伽等动作规范性。

没有 openpose 时

  • 多部位检测割裂:团队需分别集成三套独立算法来识别身体、手掌和面部,导致代码耦合度高且维护困难。
  • 多人场景失效:当家庭成员同时入镜锻炼时,传统单人物模型无法区分个体,关键点数据严重混淆。
  • 延迟过高影响体验:由于串行处理多个模型,视频流分析延迟超过 500 毫秒,用户做完动作后系统才给出反馈,毫无实时互动感。
  • 手部细节丢失:现有方案仅能粗略定位手腕,无法捕捉手指关节状态,导致无法判断用户是否握拳或张开手掌等精细动作。

使用 openpose 后

  • 全身一体化检测:openpose 单次推理即可同步输出身体、手脚及面部共 135 个关键点,大幅简化了系统架构。
  • 精准的多人体追踪:即使在三人同框的复杂场景下,openpose 也能自动为每个用户分配独立的骨骼数据,互不干扰。
  • 真正的实时反馈:凭借高效的并行计算能力,openpose 将处理延迟压缩至毫秒级,实现了“动作即纠正”的流畅交互。
  • 精细动作可量化:借助高精度的手部与足部估计,系统现在能准确识别脚趾抓地或手指伸展程度,让专业瑜伽指导成为可能。

openpose 通过单一模型解决全身多点实时追踪难题,让低成本摄像头也能具备专业级的动作捕捉能力。

运行环境要求

操作系统
  • Linux (Ubuntu 14/16/18/20)
  • Windows (8/10)
  • macOS
  • Nvidia TX2
GPU
  • 非必需
  • 支持 CUDA (Nvidia GPU)、OpenCL (AMD GPU) 或纯 CPU 版本
  • 具体显存大小和 CUDA 版本未在文档中明确说明,需参考详细安装文档
内存

未说明

依赖
notes该项目主要基于 C++ 构建,同时提供 Python 和 C++ API。支持多种输入源(图片、视频、摄像头、IP 摄像头等)和输出格式。对于 Windows 用户,官方提供了无需编译的便携版(Portable Demo)。详细的依赖库版本和编译步骤需查阅项目链接中的安装文档(installation doc)。
python未说明 (提供 C++ 和 Python API,但具体版本要求需在安装文档中查询)
CMake
CUDA/OpenCL (可选)
OpenCV
Boost
GFlags
GLog
Protobuf
HDF5
LMDB
Caffe (内置或外部依赖)
openpose hero image

快速开始


构建类型 Linux MacOS Windows
构建状态 状态 状态 状态

OpenPose首个能够在单张图像上同时检测人体、手部、面部和脚部关键点(共计135个关键点)的实时多人系统

该系统由Ginés HidalgoZhe CaoTomas SimonShih-En WeiYaadhav RaajHanbyul Joo以及Yaser Sheikh共同开发。目前由Ginés HidalgoYaadhav Raaj维护。OpenPose 的实现离不开CMU 全景工作室数据集。我们还要感谢所有以各种方式帮助过 OpenPose 的人,详情请参阅 [doc/09_authors_and_contributors.md] 文档。


作者 Ginés Hidalgo(左)和 Hanbyul Joo(右)在 CMU 全景工作室前合影

目录

  1. 结果
  2. 特性
  3. 相关工作
  4. 安装
  5. 快速入门概览
  6. 给我们反馈!
  7. 引用
  8. 许可证

结果

全身(身体、脚、面部和手部)2D 姿态估计


测试 OpenPose:(左)来自 YouTube 视频 悉尼疯狂 Uptown Funk 快闪舞 的片段。(中、右)作者 Ginés Hidalgo 和 Tomas Simon 正在测试面部与手部关键点

全身 3D 姿态重建与估计


Tianyi Zhao 正在测试 OpenPose 3D 模块

Unity 插件


Tianyi ZhaoGinés Hidalgo 正在测试 OpenPose Unity 插件

运行时分析

我们对比了三种可用的姿态估计库在同一硬件和条件下进行推理的时间:OpenPose、Alpha-Pose(快速 PyTorch 版本)和 Mask R-CNN。结果显示,OpenPose 的运行时间保持恒定,而 Alpha-Pose 和 Mask R-CNN 的运行时间则会随着人数增加呈线性增长。更多细节请参见 此处

特性

主要功能

  • 2D 实时多人关键点检测
    • 可进行 15、18 或 25 点身体/脚部关键点估计,其中包括 6 个脚部关键点运行时间与检测到的人数无关
    • 2×21 点手部关键点估计运行时间取决于检测到的人数。如需运行时间不受人数影响的替代方案,请参阅 OpenPose 训练代码
    • 70 点面部关键点估计运行时间取决于检测到的人数。如需运行时间不受人数影响的替代方案,请参阅 OpenPose 训练代码
  • 3D 实时单人关键点检测
    • 从多个单视图进行 3D 三角测量。
    • 自动处理 Flir 摄像头的同步问题。
    • 兼容 Flir/Point Grey 摄像头。
  • 标定工具箱:用于估计相机的畸变、内参和外参。
  • 单人跟踪功能,可进一步提升速度或实现平滑的视觉效果。

输入:图像、视频、网络摄像头、Flir/Point Grey 摄像头、IP 摄像头,还支持添加自定义输入源(例如深度相机)。

输出:基础图像 + 关键点显示/保存(PNG、JPG、AVI 等),关键点保存(JSON、XML、YML 等),关键点以数组形式输出,同时支持用户自定义输出代码(例如精美的 UI)。

操作系统:Ubuntu(20、18、16、14)、Windows(10、8)、Mac OSX、Nvidia TX2。

硬件兼容性:CUDA(Nvidia GPU)、OpenCL(AMD GPU)以及无 GPU 的 CPU 专用版本。

使用方式

  • 使用 命令行演示 来体验内置功能。
  • 使用 C++ APIPython API 来实现自定义功能,例如添加自定义输入、预处理、后处理及输出步骤。

更多详细信息,请参阅 重大发布特性发布说明 文档。

相关工作

安装

如果您想在不安装或编写任何代码的情况下使用 OpenPose,只需下载并使用最新的 Windows 便携版 OpenPose即可!

否则,您也可以从源代码构建 OpenPose。有关所有替代方案,请参阅安装文档

快速入门概览

只需在您喜欢的命令行工具中(例如 Windows PowerShell 或 Ubuntu 终端)使用 OpenPose 演示程序即可。例如,以下示例将在您的网络摄像头上运行 OpenPose,并显示人体关键点:

# Ubuntu
./build/examples/openpose/openpose.bin
:: Windows - 便携版演示
bin\OpenPoseDemo.exe --video examples\media\video.avi

您还可以按任意顺序添加任何可用的标志。例如,以下示例将处理视频文件(--video {PATH}),启用人脸检测(--face)和手部检测(--hand),并将输出的关键点保存为 JSON 文件到磁盘(--write_json {PATH})。

# Ubuntu
./build/examples/openpose/openpose.bin --video examples/media/video.avi --face --hand --write_json output_json_folder/
:: Windows - 便携版演示
bin\OpenPoseDemo.exe --video examples\media\video.avi --face --hand --write_json output_json_folder/

此外,您还可以通过 Python 和 C++ API 扩展 OpenPose 的功能。在安装 OpenPose 后,请查阅其官方文档,以快速了解所有替代方案和教程。

向我们提供反馈!

我们的库是面向研究用途的开源项目,我们希望不断改进它!因此,如果您……请随时告诉我们(创建新的 GitHub 问题或拉取请求、发送电子邮件等):

  1. 发现或修复了任何错误(无论是功能上的还是速度上的),或者知道如何提升 OpenPose 某一部分的速度或性能。
  2. 希望添加或展示基于 OpenPose 构建的酷炫功能、演示或项目。我们可以将您的项目链接添加到我们的社区项目部分,甚至将其集成到 OpenPose 中!

引用

如果 OpenPose 对您的研究有所帮助,请在您的出版物中引用以下论文。OpenPose 的核心基于OpenPose:基于部位亲和场的实时多人二维姿态估计,而手部和面部检测器还参考了利用多视角自举法进行单张图像中的手部关键点检测的研究成果(面部检测器的训练过程与手部检测器相同)。

@article{8765346,
  author = {Z. {Cao} and G. {Hidalgo Martinez} and T. {Simon} and S. {Wei} and Y. A. {Sheikh}},
  journal = {IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence},
  title = {OpenPose: Realtime Multi-Person 2D Pose Estimation using Part Affinity Fields},
  year = {2019}
}

@inproceedings{simon2017hand,
  author = {Tomas Simon and Hanbyul Joo and Iain Matthews and Yaser Sheikh},
  booktitle = {CVPR},
  title = {Hand Keypoint Detection in Single Images using Multiview Bootstrapping},
  year = {2017}
}

@inproceedings{cao2017realtime,
  author = {Zhe Cao and Tomas Simon and Shih-En Wei and Yaser Sheikh},
  booktitle = {CVPR},
  title = {Realtime Multi-Person 2D Pose Estimation using Part Affinity Fields},
  year = {2017}
}

@inproceedings{wei2016cpm,
  author = {Shih-En Wei and Varun Ramakrishna and Takeo Kanade and Yaser Sheikh},
  booktitle = {CVPR},
  title = {Convolutional Pose Machines},
  year = {2016}
}

论文链接:

许可证

OpenPose 可供免费的非商业用途使用,并可在满足特定条件的情况下重新分发。更多详细信息,请参阅许可证。有意获取商业许可?请访问此FlintBox 链接。如需商业合作相关咨询,请使用该FlintBox 链接中的“联系”部分,并同时将相关信息抄送至Yaser Sheikh

版本历史

v1.7.02020/11/17
v1.6.02020/04/27
v1.5.12019/09/04
v1.5.02019/05/16
v1.4.02018/09/02
v1.3.02018/03/24
v1.2.12018/01/09
v1.2.02017/11/03
v1.1.02017/10/31
v1.0.22017/10/31
v1.0.12017/10/31
v1.0.02017/10/31
v1.0.0-rc32017/10/31
v1.0.0-rc22017/10/31
v1.0.0-rc12017/10/31

常见问题

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