Openpose2d转换3d姿态识别

最近笔者遇到一个问题就是openpose在对于姿态识别的时候，识别出的人体姿态是一个2d平面姿态。对于AR交互应用来说，2d姿态是不如3d姿态的。当然可以使用kinect深度摄像头或者开源项目vnect实现3d的实时姿态识别。但是如果能够对于openpose做一些改动，可以达到近似的效果。

首先openpose的body_25模型输出如图:

为了做出一个近似效果，我们可以先假定
1.躯干是面对摄像头不会偏移（旋转的）【关节点 5 2 1 8】。
2. 肢体的倾斜只有左倾右倾和前倾，没有向后倾。
然后首先我们的目标是做一个如图上的伸展姿势(肢体在2d平面内)，测定每块肢体的长度。

接下来，我们以 1 2 和 2 3 关节点为例，做一个3d姿态识别。
首先我们假定了 5 2 1 8 始终与摄像头保持平行，所以可以以此为参照。

对于2d平面来说这个角度我们是已知的，可以通过计算向量之间的夹角得出。
那么当3进行前倾的时候，得到的2d 输出其实是 2 3＇。我们已知 2 3＇的长度和 2 3的长度。
2 3＇ = 2 3 * cos Θ。这样可以计算得出前倾角θ的角度。得到了两张图中的角度，即可得到关节点3的空间位置

对于OpenPose的unity插件而言，是将得到的姿态信息在屏幕上进行标定，然后使用LineRenderer进行绘制。笔者在此基础上添加了肢体模型

脚本在lsfather lsfather为空物体 lshoulder为实际模型，这样方便于角度和模型的调校。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class To3DBlog : MonoBehaviour
{[SerializeField] RectTransform Joint0;[SerializeField] RectTransform Joint1;Vector3 direction;bool enabledstate;GameObject Renderobj;[SerializeField]  float MaxSize = 0;[SerializeField]  float curLength;float curHeight;[SerializeField] GameObject childobj;// Start is called before the first frame updatevoid Start(){Renderobj = this.gameObject;childobj = this.gameObject.transform.GetChild(0).gameObject;}// Update is called once per framevoid Update(){if (Joint0 && Joint1){bool enabled = Joint0.gameObject.activeInHierarchy && Joint1.gameObject.activeInHierarchy;enabledstate = enabled;childobj.SetActive(enabled);if (enabled){//进行direction = (Joint0.transform.localPosition - Joint1.transform.localPosition);curLength = direction.magnitude;//向量的模if (curLength > MaxSize){MaxSize = direction.magnitude;}//求Joint1 的 z 值//curHeight = MaxSize * Mathf.Sin(Mathf.Acos(curLength/MaxSize));curHeight = Mathf.Sqrt(Mathf.Pow(MaxSize,2)- Mathf.Pow(curLength,2));//面前方向是 -z 轴方向 但是 考虑镜像 direction = (Joint1.transform.localPosition + new Vector3(0, 0, curHeight) - Joint0.transform.localPosition);Renderobj.transform.localPosition = (Joint1.transform.localPosition + Joint0.transform.localPosition + new Vector3(0,0,-curHeight)) / 2;Renderobj.transform.up = direction;Renderobj.transform.localScale = new Vector3(MaxSize, MaxSize, MaxSize);//scale的问题}}}
}

算法解释如图:其中curLength 是openpose识别出两个关节点间的距离（也是该肢体在z轴的投影），MaxSize是该肢体实际长度，以此可以求出当前Joint1的高度。

对于右肩适用结果

对于右手臂适用结果左2d 右3d 效果如图

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