本技术公开一种改进的YOLOv7人体关键点检测方法,该方法通过LabelImage进行手动标注获得丰富的训练样本;将YOLOv7中原有的MP模块替换为L‑MP模块改进特征提取,新增LiftDown Pool分支和残差连接;在YOLOv7网络的Backbone模块和Head模块之间新增EDH‑Conv模块,利用其输出作为空间权重分布来矫正激活区域,进一步提升了网络对小目标的检测能力;增加改进的RSwin Transformer编码器,用于提升对复杂场景中小目标和重叠目标的检测效果;将损失函数参照Wise‑IoU LOSS改为基于L2损失的改进关键点检测损失,并引入用于调整关键点误差权重的动态聚焦机制,加速模型的收敛。该方法增强了对于复杂场景下的人体关键点检测识别能力,对于体育运动中人体关键点检测识别与计数任务有更强的鲁棒性、准确率和效率。
背景技术
人体关键点检测识别是计算机视觉领域中的一个重要的研究方向,在体育领域中,它是动作的分析和评估的一个重要内容,随着体育教育的日益普及和竞技水平的不断提升,对于动作的规范性判断并将标准的动作进行计数变得越来越重要。在该背景下,人体关键点检测和识别任务在动作的规范性判断中发挥着重要作用。因此,利用计算机视觉技术进行人体关键点检测,进而实现动作规范性的识别,成为了体育教育和体育竞技领域中的研究热点。
随着体育运动的规范化和竞技化的发展,传统的分析方式往往依赖于人工观察和记录,这种方式存在差异、人力成本和人员培训开销较高、工作人员可能存在动作标准度判断和计数错漏等问题,从而影响体育运动的公平性和规范性。近年来,随着深度学习技术被广泛应用到人体关键点检测识别领域,极大提高了人体关键点检测识别的的准确度和效率,并减少传统分析方式的人工成本和人为主观影响。但是,在实际应用过程中,处于自然环境下,由于光照强度不同、拍摄角度和距离不同等问题,使得YOLOv7在人体关键点检测识别存在不理想的地方。
对于目标检测,ZENG等人(ZENG LM,HOU J,CHEN Z R,et al.Lightweighttraffic sign detection networkbasedon weak semantic segmentation[J].ComputerEngineering,2022,48(9):269-276,285.)提出基于弱语义分割方法提高在高分辨率输入时目标检测的速度慢、识别精度偏低等不足,设计出一种基于YOLOv4的轻量化改进网络,以改进的MobileNetv3-Lite作为基础语义特征提取网络,以FPN加PAN的组合来实现双重特征融合,额外为检测头设计了一种基于弱语义分割的动态增强附件,且不过多增加模型的浮点运算数,在实际应用过程训练中,在目标检测中综合性能具有较大优势。对于特征上采样,Zhao等人(Zhao J,Snoek C G M.Liftpool:Bidirectional convnet pooling[J].arXiv preprint arXiv:2104.00996,2021.)提出了双向池化层的提升池,包括了下行池和提升池,能够同时执行下池化和上池化。提高了图像分类的准确度和鲁棒性,生成更加精细的上采样特征图,提高了应对细粒度图像分类、超分辨率挑战或对细节保存要求较高的任务。对于视觉变压器方面,Liu等人(Liu Z,LinY,Cao Y,et al.Swin transformer:Hierarchical vision transformer using shifted windows[C]//Proceedings of theIEEE/CVF international conference on computer vision.2021:10012-10022.)提出改进后的SwinTransformer,通过一个分层变压器,并由移位窗口计算来解决语言到视觉的差异。移位加窗口的方案,将注意力计算限制在非重叠的局部窗口上,同时允许跨窗口连接,取得了更高的效率。并证明了分层设计和移位窗口方法对全MLP架构是有益的。对于损失函数方面,Tong等人(Tong Z,ChenY,Xu Z,et al.Wise-IoU:boundingbox regression losswith dynamic focusing mechanism[J].arXiv preprint arXiv:2301.10051,2023.)提出一种基于IoU的动态非单调FM的损失方法,并根据梯度增益分配策略来降低高质量锚盒的竞争力,减少低质量例子的产生有害梯度,提高探测器的整体性能。
综上所述,虽然YOLOv7在人体关键点检测识别技术已有一定的发展,但是还需要对其进行改进,以更好地满足在体育领域中动作规范性判断和动作计数的需求。这将为体育教育和体育竞技领域带来更规范、智能的操作和管理,推动体育教育和体育竞技的发展和提升。
实现思路