P5
und ML5: Face-Tracking
via Webcam (Konturen)
Über
ML5 kann P5 auf Machine-Learning-Modelle zugeifen, die im Bereich der
Mustererkennung Dinge ermöglichen, die vor einigen Jahren für
einfache Scriptsprachen wie Javascript oder P5 noch undenkbar waren. Einer
dieser Hauptbereiche ist die Erkennung von menschlichen Posen und Bewegungen,
so dass nun via Javascript/P5 Bewegungen und Posen erfasst und in Zahlen
umgesetzt werden können, die dann mit anderen Zahlenwerten (z.B.
aus physiologischen Messungen, Timbre Feature Analysen, EEG, Eye-Tracking
etc.) in Verbindung gebracht werden können.
Um auf diese
Möglichkeiten zugreifen zu können, muss im Header der HTML-Seite
neben der P5-Library
auch die ML5-Library
eingebunden werden, so
dass es im Header der Seite folgendermaßen heisst:
<script src="header/ml5.min_0.12.2.js"></script>
Im Script
wird nach der Deklarierung der für die Verbindung mit der Gesichtserkennung
via faceApi und die Videodarstellung notwendigen Variablen ...
var faceapi; //
Array für das von faceApi zurückgelieferte Ergebnis
var detections = []; // Array für
die erfassten Gesichtskonturen
var video; // Variable für das von
der Webcam erfasste Video
... die setup-Funktion
gestartet, in der sowohl der Canvas zur Darstellung von WebCam-Video und
Gesichtsserkennung erstellt wird als auch die Verbindung mit dem Modell
für die Gesichtsserkennungserkennung hergestellt wird:
function setup() {
var container = createCanvas(1024, 768); //
Canvas erstellen
container.parent('p5container'); // an
DIV-Container anhängen
video = createCapture(VIDEO); // Videoeingang
aktivieren
video.size(width, height); // Video der
Größe des Canvas anpassen
const faceOptions = { withLandmarks: true, withExpressions: false, withDescriptors:
false }; // Einstellung der Optionen für
die Gesichtserkennung
// (withExpressions wurde leider wieder aus dem Gesichtserkennungs-Paket
entfernt, da es nicht dem
// Code of Conduct von ML5 entsprach....).
faceapi = ml5.faceApi(video, faceOptions, faceReady); //
Verbindung zu faceApi
// herstellen, um Gesichter zu erkennen und das Ergebnis in der Variablen
faceapi zu speichern.
video.hide(); // verstecke das Video (es
würde sonst neben dem Canvas zusätzlich zum
// verarbeiteten Video erscheinen)
}
Sobald die
Verbindung zu faceApi hergestellt ist, wird über die Funktion faceReady()
die Gesichtserkennung gestartet ...
function faceReady()
{
faceapi.detect(gotFaces); // erkenne das
Gesicht im Video
}
... und -
unter Einbindung des Abfangens von eventuellen Fehlermeldungen - ein Array
mit Zahlen gefüllt, die markante Punkte des Gesichts beschreiben:
function gotFaces(error,
result) {
if (error) { console.log(error); return;}
// Fehlermeldungen abfangen, damit das
// Script bei einem Fehler nicht gestoppt wird
detections = result; // fülle ein
Array mit einer zahlenmäßigen Beschreibung des erkannten
// Gesichts
faceapi.detect(gotFaces); // und starte
den Erkennungsvorgang erneut.
}
In der draw-Funktion
werden dann die einzelnen markanten Punkte des Gesichts ausgegeben, die
dann beliebig weiter verarbeitet werden können, z.B.:
function draw() {
background(255,255,255,125); // Hintergrund
halb durchsichtig gestalten, damit mit der
// Maus zwischen Gesichtskontur und Video hin- und hergeblendet werden
kann
cursor(HAND); // Mauszeiger in eine
Hand umwandeln
image(video, 0, 0, width, height); // zeige
das Video in der Höhe und Weite des Canvas
// an
filter(THRESHOLD); // Schwarz-Weiß-Filter
einbauen (sieht schöner aus :->)
tint(255, 255, 255, map(mouseY, 0, height, 0, 255), ); //
Transparenz des
// Videos mit der Y-Position der Maus verknüpfen
if (detections.length > 0) { // sobald
ein Gesicht erkannt wurde ...
var points = detections[0].landmarks.positions; //
... schreibe die dazu
// gehörenden Punkte in das Array points
stroke(184, 0, 0); noFill(); strokeWeight(4); //
Strichfarbe auf dunkelrot setzen
// und die Strichweite auf 4 Pixel erhöhen.
//
Gesicht: aus den Punkten 0-16 wird ein Shape gebildet:
beginShape();
for (let i = 0; i < 17; i++) {vertex(points[i]._x, points[i]._y);}
endShape();
// Augenbraue links: aus
den Punkten 17-21 wird ein Shape gebildet:
beginShape(); for (let i = 17; i < 22; i++) {vertex(points[i]._x, points[i]._y);}
endShape();
// Augenbraue rechts:
aus
den Punkten 22-26 wird ein Shape gebildet:
beginShape(); for (let i = 22; i < 27; i++) {vertex(points[i]._x, points[i]._y);}
endShape();
// Nase:
aus
den Punkten 27-35 wird ein Shape gebildet:
beginShape(); for (let i = 27; i < 36; i++) {vertex(points[i]._x, points[i]._y);}
endShape();
// Auge links: aus
den Punkten 36-41 wird ein Shape gebildet:
beginShape(); for (let i = 36; i < 42; i++) {vertex(points[i]._x, points[i]._y);}
endShape();
// Auge rechts: aus
den Punkten 42-47 wird ein Shape gebildet:
beginShape(); for (let i = 42; i < 48; i++) {vertex(points[i]._x, points[i]._y);}
endShape();
// Mund:
aus den Punkten 48-67 wird ein Shape gebildet:
beginShape(); for (let i = 48; i < 68; i++) {vertex(points[i]._x, points[i]._y);}
endShape();
// Alle Gesichtspunkte (0-67) werden ausgegeben:
stroke(184, 184, 184); // Strichfarbe auf
grau setzen
for (let i = 0; i < points.length; i++) {point(points[i]._x, points[i]._y);}
// alle Punkte aus dem Array mit ihren
X- und Y-Koordinaten ausgeben.
}
}
Die Art der
Gesichtskontur wird in der Reihenfolge der points codiert. So kann man
über folgende Variablen auf die jeweiligen Körperteile/Sinnesorgane
zugreifen:
- points[0] bis
points[16]
= Umriss des Gesichts
- points[17] bis
points[21]
= Augenbraue links
- points[22] bis
points[26]
=
Augenbraue rechts
- points[27] bis
points[35]
= Nase
- points[36] bis
points[41]
= Auge links
- points[42] bis
points[47]
= Auge rechts
- points[48] bis
points[67]
= Mund
Insgesamt
sieht das Script dann folgendermaßen aus:
<script src="header/ml5.min_0.12.2.js"></script>
<script src="header/p5.js"></script>
<script>
var faceapi;
var detections = [];
var video;
function setup() {
var container = createCanvas(1024, 768);
container.parent('p5container');
video = createCapture(VIDEO);
video.size(width, height);
const faceOptions = { withLandmarks: true, withExpressions: false, withDescriptors:
false };
faceapi = ml5.faceApi(video, faceOptions, faceReady);
video.hide();
}
function faceReady()
{
faceapi.detect(gotFaces);
}
function gotFaces(error,
result) {
if (error) {
console.log(error);
return;
}
detections = result;
faceapi.detect(gotFaces);
}
function draw() {
background(255,255,255,125);
cursor(HAND);
image(video, 0, 0, width, height);
filter(THRESHOLD);
tint(255, 255, 255, map(mouseY, 0, height, 0, 255), );
if (detections.length
> 0) {
var points = detections[0].landmarks.positions;
stroke(184, 0, 0); noFill(); strokeWeight(4);
//Gesicht
beginShape(); for (let i = 0; i < 17; i++) {vertex(points[i]._x,
points[i]._y);} endShape();
//Augenbraue links
beginShape(); for (let i = 17; i < 22; i++) {vertex(points[i]._x,
points[i]._y);} endShape();
//Augenbraue rechts <br>
beginShape(); for (let i = 22; i < 27; i++) {vertex(points[i]._x,
points[i]._y);} endShape();
//Nase
beginShape(); for (let i = 27; i < 36; i++) {vertex(points[i]._x,
points[i]._y);} endShape();
//Auge links
beginShape(); for (let i = 36; i < 42; i++) {vertex(points[i]._x,
points[i]._y);} endShape();
//Auge rechts
beginShape(); for (let i = 42; i < 48; i++) {vertex(points[i]._x,
points[i]._y);} endShape();
//Mund
beginShape(); for (let i = 48; i < 68; i++) {vertex(points[i]._x,
points[i]._y);} endShape();
//Alle Gesichtspunkte
stroke(184, 184, 184);
for (let i =
0; i < points.length; i++) {point(points[i]._x, points[i]._y);}
}
}
</script>
<DIV id="p5container"
style="width:1024;border: 1px solid #333;box-shadow: 8px 8px 5px
#444;padding: 8px 12px;background-color:ffffff"></DIV>
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