c++ - 从俯仰角度检测头部点头姿势

我正在制作一个Android应用程序，它将通过头点头姿势检测驾驶员的疲劳程度。
What I did:

我已经使用dlib库从图像中检测到68个面部标志。

使用solvePnP找出旋转矩阵，然后从该矩阵中获得滚动，俯仰和偏航角。
现在，我必须从俯仰 Angular 检测头部点头。

My Problem:

如何设置阈值，以便将低于或高于该阈值的 Angular 称为头部点头？

它导致一些负角。 3维轴上的负角是什么意思？

我的代码:

 void getEulerAngles(Mat &rotCamerMatrix,Vec3d &eulerAngles)
{
     Mat cameraMatrix,rotMatrix,transVect,rotMatrixX,rotMatrixY,rotMatrixZ;
     double* _r = rotCamerMatrix.ptr<double>();
     double projMatrix[12] = {_r[0],_r[1],_r[2],0,
                  _r[3],_r[4],_r[5],0,
                  _r[6],_r[7],_r[8],0};

      decomposeProjectionMatrix( Mat(3,4,CV_64FC1,projMatrix),
                       cameraMatrix,
                       rotMatrix,
                       transVect,
                       rotMatrixX,
                       rotMatrixY,
                       rotMatrixZ,
                       eulerAngles);

 }
int renderToMat(std::vector<full_object_detection>& dets, Mat& dst)
{
     Scalar color;
     std::vector<cv::Point2d> image_points;
     std::vector<cv::Point3d> model_points;
     string disp;

     int sz = 3,l;
     color = Scalar(0,255,0);
     double p1,p2,p3,leftear,rightear,ear=0,yawn=0.00,yaw=0.00,pitch=0.00,roll=0.00;
     l=dets.size();
     //I am calculating only for one face.. so assuming l=1
     for(unsigned long idx = 0; idx < l; idx++)
     {
          image_points.push_back(
          Point2d(dets[idx].part(30).x(),dets[idx].part(30).x() ) );
          image_points.push_back(Point2d(dets[idx].part(8).x(),dets[idx].part(8).x() ) );
          image_points.push_back(Point2d(dets[idx].part(36).x(),dets[idx].part(36).x() ) );
          image_points.push_back(Point2d(dets[idx].part(45).x(),dets[idx].part(45).x() ) );
          image_points.push_back(Point2d(dets[idx].part(48).x(),dets[idx].part(48).x() ) );
          image_points.push_back(Point2d(dets[idx].part(54).x(),dets[idx].part(54).x() ) );
     }
     double focal_length = dst.cols;
     Point2d center = cv::Point2d(dst.cols/2.00,dst.rows/2.00);
     cv::Mat camera_matrix = (cv::Mat_<double>(3.00,3.00) << focal_length, 0, center.x, 0, focal_length, center.y, 0,
0, 1);
     cv::Mat dist_coeffs = cv::Mat::zeros(4,1,cv::DataType<double>::type);
     cv::Mat rotation_vector; //s Rotation in axis-angle form
     cv::Mat translation_vector;
     cv::Mat rotCamerMatrix1;

     if(l!=0)
     {
          model_points.push_back(cv::Point3d(0.0f, 0.0f, 0.0f));
          model_points.push_back(cv::Point3d(0.0f, -330.0f, -65.0f));
          model_points.push_back(cv::Point3d(-225.0f, 170.0f, -135.0f));
          model_points.push_back(cv::Point3d(225.0f, 170.0f, -135.0f));
          model_points.push_back(cv::Point3d(-150.0f, -150.0f, -125.0f));
          model_points.push_back(cv::Point3d(150.0f, -150.0f, -125.0f));
          cv::solvePnP(model_points, image_points, camera_matrix, dist_coeffs,rotation_vector, translation_vector);
          Rodrigues(rotation_vector,rotCamerMatrix1);
          Vec3d eulerAngles;
          getEulerAngles(rotCamerMatrix1,eulerAngles);

          yaw   = eulerAngles[1];
          pitch = eulerAngles[0];
          roll  = eulerAngles[2];
         /*My problem begins here. I don't know how to set a threshold value for pitch so that I can say a value below or
above the pitch is a head nod!*/

     }
     return 0;
}

最佳答案

首先，您必须了解在3D上下文中如何使用3个 Angular 。基本上，它们相对于原点旋转3D空间中的对象(原点可以根据上下文而变化)，但是如何应用3个 Angular ？

这个问题可以表示为:它们以什么顺序旋转对象。如果应用偏航，则俯仰然后滚动可能会给您与相反方向的物体不同的方向。话虽如此，您必须了解这些值代表什么，以了解如何处理它们。

现在，您问什么是一个好的阈值，这取决于。什么？好吧，按照应用顺序。例如，如果您先以45度应用俯仰，使其俯仰，然后再应用180度滚动，则俯仰，因此很难定义阈值。

由于有了模型点，因此您可以创建一个3D旋转矩阵并将其以不同的俯仰 Angular 应用于它们(其余 Angular 将为0，因此此处的顺序并不重要)，并对其进行可视化并选择一个考虑点头。这有点主观，所以您应该这样做。

现在，到第二个问题。答案再次是，这取决于。这次是什么时候？你可能会问。很简单，您的系统是左手还是右手？在一种情况下，这意味着顺时针旋转，而在另一种情况下则逆时针旋转，负号会更改方向。因此，在左手系统中，它将是顺时针方向，负号将是逆时针方向。右手系统将逆时针旋转，负号将使其顺时针旋转。

作为建议，假设z轴朝后，可以制作一个 vector (0,0，-1)。然后对其施加旋转并将其投影到与z轴平行的2D平面上，这里取 vector 的尖端并查看此处的 Angular 是多少。这样，您可以确定自己正在得到什么。