【D435i深度相机YOLO V5结合实现目标检测】

简介: 【D435i深度相机YOLO V5结合实现目标检测】

1. 前言

本文下述使用参考的的工程均来自于下面的两个github

yolo v5参考的代码:https://github.com/ultralytics/yolov5

本文参考的代码(仅获得深度):https://github.com/killnice/yolov5-D435i

Ubuntu环境搭建

【经典Ubuntu20.04版本U盘安装双系统教程】

【Windows10安装或重装ubuntu18.04双系统教程】

【Ubuntu同步系统时间】

【Ubuntu中截图工具】

【Ubuntu安装QQ】

【Ubuntu安装后基本配置】

【Ubuntu安装后基本配置】

【Ubuntu启动菜单的默认项】

【ubuntu系统中修改hosts配置】

【18.04Ubuntu中解决无法识别显示屏】

【ROS 开发神器 Visual Studio Code 的安装和设置】

【基于Ubuntu18.04+Melodic的realsense D435安装】

【Ubuntu18配置Anaconda深度学习环境】

【D435i深度相机YOLO V5结合实现目标检测】

ROS学习笔记

【1. Ubuntu18.04安装ROS Melodic】

【2. 在Github上寻找安装ROS软件包】

【3. 初学ROS,年轻人的第一个Node节点】

【4. ROS的主要通讯方式:Topic话题与Message消息】

【5. ROS机器人的运动控制】

【6. 激光雷达接入ROS】

【7. ROS 中的 IMU 惯性测量单元消息包】

上一个github代码,csdn上的讲解:【Ubuntu18.04使用yolov5教程】


我的文件是在yolov5-D435i工程基础上改的,yolov5-D435i是在yolov5工程基础上改的,源码部分参考了冰激凌啊,D435i深度相机YOLO V5结合实现目标检测部分采用彩色图和深度图对齐,根据彩色图进行YOLO V5识别,输出相对于相机坐标系的目标物体中心点的三维坐标。

2 分析

主要思路是采用彩色图形用yolo检测,深度图对齐,最后输出检测目标物体及相对位置结果。


2.1 关于yolo部分



https://github.com/ultralytics/yolov5 这是一个比较经典的yolo v5的代码,它提供了一些接口,在README.md中进行了介绍。
可以看到只要在自己写的文件里创建model就可以调用这个结果了。



import torch
# Model
model = torch.hub.load('ultralytics/yolov5', 'yolov5s')  # or yolov5m, yolov5l, yolov5x, custom
# Images
img = 'https://ultralytics.com/images/zidane.jpg'  # or file, Path, PIL, OpenCV, numpy, list
# Inference
results = model(img)
# Results
results.print()  # or .show(), .save(), .crop(), .pandas(), etc.


2.2 关于获取三维坐标的部分



❤ https://github.com/killnice/yolov5-D435i里main_debug.py文件的深度获取方法是在中心点附近取一些随机点,
然后深度排序取中值滤波。(这些被随机选择到的中心点,在图中画了蓝色小圆圈标记这些点)猜测这样做是可以避免
realsense获取深度过程中,某点的忽然转换失效,认为深度值为0,如果取周围几个点进行获取深度,并中值滤波,将
大大提高这个深度值在测量过程中的稳定性,避免了realsense忽然某帧某点的深度值为0的情况。
❤ 我要获得中心点的坐标,可以参考Ubutntu下使用realsense d435i(二):获取某二维像素点的三维坐标修改get_mid_pos()函数,根据中心点的坐标以及中心点对应的深度获取中心点的三维坐标。
但是这样做也面临一个问题,就是上面提到的,仅仅测量中心点的深度,当忽然这个深度值为0,他的三维坐标转换就会出错,如果把这个值设为机械臂的目标点,就会导致机械臂一瞬间点的位置出错。
把realsense相机画面的频率降低会对这个现象改善一点,但还是存在,所以考虑可以参考上述深度值得解决办法,也获取周围点,做一个中值滤波。
另外就是考虑相机还没有标定,参考realsense d435相机标定,现在确实照墙壁时深度图像有很多“黑洞”,这有可能也是忽然深度值为0的原因。
❤ 未来要修改的地方
① 把【像素x,像素y,深度值z】进行一个数据结构的保存(是选择元祖、数组还是什么结构还没有想好)
② 利用随机数获取周边的一些点,同样获得这些点的【像素x,像素y,深度值z】
③ 把所有点根据深度值z进行排序和中值滤波,选择排序中间的那一个点,根据深度值以及与其对应的像素x,y,获得该点的三维坐标,并以此为目标物的三维坐标。

2.3 关于文件结构部分



由于yolo的测试程序以及对外开放了接口,所以我们只需要在原来的YOLO v5中(https://github.com/ultralytics/yolov5),再创建一个my_realsense_detect.py程序(不需要替换原来的detect.py程序),就可以了。
也就是说,把my_realsense_detect.py程序放到最开始提到的2个github程序中都可以运行。如果想放到其他的yolo程序,需要看看他具体提到的模型接口,结果接口都是什么。

3. 代码

首先我下载了https://github.com/killnice/yolov5-D435i


我的文件是在yolov5-D435i工程基础上改的,yolov5-D435i是在yolov5工程基础上改的。




git clone https://github.com/killnice/yolov5-D435i.git d435i_yolo
code d435i_yolo/
选择环境参考:https://blog.csdn.net/vor234/article/details/130480581
pip install -r requirements.txt
pip install pyrealsense2
python main_debug.py

然后是在main_debug.py文件的基础上进行了修改,并把它重命名为了d435i_detect.py


说明:

在yolov5-D435i工程中的main.py、main_debug.py和try.py都是可以删除的,只要运行d435i_detect.py就可以

在yolov5工程中,只要把my_realsense_detect.py文件复制进去就也可以运行啦

接下来是我的代码,具体可以根据yolov5-D435i工程中的main_debug.py文件进行修改。

import pyrealsense2 as rs
import numpy as np
import cv2
import random
import torch
import time
# model = torch.hub.load('ultralytics/yolov5', 'yolov5s')
#
model = torch.hub.load('ultralytics/yolov5', 'yolov5l6')
model.conf = 0.5
def get_mid_pos(aligned_depth_frame,box):
    mid_pixel = [(box[0] + box[2])//2, (box[1] + box[3])//2] #确定索引深度的中心像素位置
    # 注意mid_pixel是float,但是get_distance()的参数需要是int
    [x, y] = [int(mid_pixel[0]), int(mid_pixel[1])]
    depth_intrin = aligned_depth_frame.profile.as_video_stream_profile().intrinsics # 获取相机深度参数
    dis = aligned_depth_frame.get_distance(x, y)        # 获取该像素点对应的深度
    # print ('depth: ',dis)       # 深度单位是m
    camera_coordinate = rs.rs2_deproject_pixel_to_point(depth_intrin, [x, y], dis)
    # print ('camera_coordinate: ',camera_coordinate)
    return camera_coordinate
def dectshow(org_img, boxs,aligned_depth_frame):
    img = org_img.copy()
    for box in boxs:
        cv2.rectangle(img, (int(box[0]), int(box[1])), (int(box[2]), int(box[3])), (0, 255, 0), 2)
        point_3d = dist = get_mid_pos(aligned_depth_frame,box)
        [x, y, z] = point_3d
        # cv.putText 图片,添加的文字,左上角坐标,字体,字体大小,颜色,字体粗细
        cv2.putText(img, box[-1] + ' (' + str(x)[:4] + ',' + str(y)[:4] + ',' + str(z)[:4] + ')',
                    (int(box[0]), int(box[1])), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.8, (255, 255, 255), 1)
    cv2.imshow('dect_img', img)
if __name__ == "__main__":
    # Configure depth and color streams
    pipeline = rs.pipeline()
    config = rs.config()
    config.enable_stream(rs.stream.depth, 640, 480, rs.format.z16, 60)
    config.enable_stream(rs.stream.color, 640, 480, rs.format.bgr8, 60)
    # Start streaming
    pipe_profile = pipeline.start(config)
    try:
        while True:
            # # Wait for a coherent pair of frames: depth and color
            # frames = pipeline.wait_for_frames()
            # depth_frame = frames.get_depth_frame()
            # color_frame = frames.get_color_frame()
            # if not depth_frame or not color_frame:
            #     continue
            # # Convert images to numpy arrays
            # depth_image = np.asanyarray(depth_frame.get_data())
            # color_image = np.asanyarray(color_frame.get_data())
            # Depth scale - units of the values inside a depth frame, i.e how to convert the value to units of 1 meter
            # 获取深度传感器的深度标尺(参见rs - align示例进行说明)
            depth_sensor = pipe_profile.get_device().first_depth_sensor()
            depth_scale = depth_sensor.get_depth_scale()
            # print("Depth Scale is: ", depth_scale)      # ('Depth Scale is: ', 0.0010000000474974513)
            # 创建对齐对象与color流对齐
            # align_to 是计划对齐深度帧的流类型
            align_to = rs.stream.color
            # rs.align 执行深度帧与其他帧的对齐
            align = rs.align(align_to)
            ''' 
            获取图像帧与相机参数
            '''
            # 等待获取图像帧,获取颜色和深度的框架集
            frames = pipeline.wait_for_frames()         # frames.get_depth_frame()是640x360深度图像
            # 获取对齐帧,将深度框与颜色框对齐
            aligned_frames = align.process(frames)
            # 获取对齐帧中的的depth帧
            aligned_depth_frame = aligned_frames.get_depth_frame() # aligned_depth_frame是640x480深度图像
            # 获取对齐帧中的的color帧
            aligned_color_frame = aligned_frames.get_color_frame()
            # 将images转为numpy arrays
            # RGB图
            color_image = np.asanyarray(aligned_color_frame.get_data())
            # 深度图(默认16位)
            depth_image = np.asanyarray(aligned_depth_frame.get_data())
            results = model(color_image)
            boxs= results.pandas().xyxy[0].values
            #boxs = np.load('temp.npy',allow_pickle=True)
            dectshow(color_image, boxs, aligned_depth_frame)
            # Apply colormap on depth image (image must be converted to 8-bit per pixel first)
            depth_colormap = cv2.applyColorMap(cv2.convertScaleAbs(depth_image, alpha=0.03), cv2.COLORMAP_JET)
            # Stack both images horizontally
            images = np.hstack((color_image, depth_colormap))
            # Show images
            cv2.namedWindow('RealSense', cv2.WINDOW_AUTOSIZE)
            cv2.imshow('RealSense', images)
            key = cv2.waitKey(1)
            # Press esc or 'q' to close the image window
            if key & 0xFF == ord('q') or key == 27:
                cv2.destroyAllWindows()
                break
    finally:
        # Stop streaming
        pipeline.stop()


运行效果如下:


1.png

这个程序需要说明的是像素坐标的中点是float形式,而get_distance(x, y)函数的参数是int形式,需要进行强制转换。

相关实践学习
使用ROS创建VPC和VSwitch
本场景主要介绍如何利用阿里云资源编排服务,定义资源编排模板,实现自动化创建阿里云专有网络和交换机。
ROS入门实践
本课程将基于基础设施即代码 IaC 的理念,介绍阿里云自动化编排服务ROS的概念、功能和使用方式,并通过实际应用场景介绍如何借助ROS实现云资源的自动化部署,使得云上资源部署和运维工作更为高效。
目录
相关文章
|
编解码 前端开发 算法
基于OpenCV的双目摄像头测距(误差小)
首先进行双目摄像头定标,获取双目摄像头内部的参数后,进行测距;本文的双目视觉测距是基于BM算法。注意:双目定标的效果会影响测距的精准度,建议大家在做双目定标时,做好一些(尽量让误差小)。
11941 3
基于OpenCV的双目摄像头测距(误差小)
|
传感器 编解码 vr&ar
Intel深度摄像头RealSense D435(实感双目摄像头)和目标检测结合使用
Intel深度摄像头RealSense D435(实感双目摄像头)和目标检测结合使用
4073 0
|
11月前
|
机器学习/深度学习 编解码 监控
目标检测实战(六): 使用YOLOv8完成对图像的目标检测任务(从数据准备到训练测试部署的完整流程)
这篇文章详细介绍了如何使用YOLOv8进行目标检测任务,包括环境搭建、数据准备、模型训练、验证测试以及模型转换等完整流程。
18274 59
目标检测实战(六): 使用YOLOv8完成对图像的目标检测任务(从数据准备到训练测试部署的完整流程)
|
10月前
|
存储 传感器 编解码
ROS机器视觉入门:从基础到人脸识别与目标检测
【11月更文挑战第9天】从本文开始,我们将开始学习ROS机器视觉处理,刚开始先学习一部分外围的知识,为后续的人脸识别、目标跟踪和YOLOV5目标检测做准备工作。
484 56
|
11月前
|
数据处理 算法框架/工具 计算机视觉
手把手教你使用YOLOV5训练自己的目标检测模型
本教程由肆十二(dejahu)撰写,详细介绍了如何使用YOLOV5训练口罩检测模型,涵盖环境配置、数据标注、模型训练、评估与使用等环节,适合大作业及毕业设计参考。提供B站视频、CSDN博客及代码资源链接,便于学习实践。
4684 1
手把手教你使用YOLOV5训练自己的目标检测模型
|
XML 机器学习/深度学习 数据格式
YOLOv8训练自己的数据集+常用传参说明
YOLOv8训练自己的数据集+常用传参说明
19648 1
|
11月前
|
机器学习/深度学习 算法 PyTorch
目标检测实战(五): 使用YOLOv5-7.0版本对图像进行目标检测完整版(从自定义数据集到测试验证的完整流程)
本文详细介绍了使用YOLOv5-7.0版本进行目标检测的完整流程,包括算法介绍、环境搭建、数据集准备、模型训练、验证、测试以及评价指标。YOLOv5以其高精度、快速度和模型小尺寸在计算机视觉领域受到广泛应用。
5087 0
目标检测实战(五): 使用YOLOv5-7.0版本对图像进行目标检测完整版(从自定义数据集到测试验证的完整流程)
|
11月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 文字识别
ultralytics YOLO11 全新发布!(原理介绍+代码详见+结构框图)
本文详细介绍YOLO11,包括其全新特性、代码实现及结构框图,并提供如何使用NEU-DET数据集进行训练的指南。YOLO11在前代基础上引入了新功能和改进,如C3k2、C2PSA模块和更轻量级的分类检测头,显著提升了模型的性能和灵活性。文中还对比了YOLO11与YOLOv8的区别,并展示了训练过程和结果的可视化
17659 0
|
11月前
|
PyTorch 算法框架/工具 Python
yolov5的完整部署(适合新人和懒人,一键安装)
这篇文章为新人和希望简化部署过程的用户介绍了如何一键安装和配置YOLOv5环境,包括安装Anaconda、设置镜像源、安装PyCharm、创建虚拟环境、下载YOLOv5项目、安装依赖以及在PyCharm中配置和运行项目。
6284 0
yolov5的完整部署(适合新人和懒人,一键安装)
|
存储 Ubuntu 机器人
机械臂手眼标定详解
这篇文章是关于机械臂手眼标定的详细教程,包括了使用ROS1 Noetic和Realsense D415相机在Ubuntu 20.04环境下进行标定的步骤和配置方法。
1300 0
机械臂手眼标定详解