[AI, Python, 深蹲, squat] Python 蹲的門面

 Python 蹲的門面

Ted Lee的土饅頭（To Mentor）工坊

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Jan. 15, 2023

[1]

在筆者的先前拙著《用變數傾印法玩 Python 蹲》（https://reurl.cc/LXk1qx）一文中，我們成功地在陳會安老師研發的 fChart 中的 Thonny IDE 測試了深蹲偵測及計次範例。本文將進一步地甞試以 fChart 內建的 Tinker 套件 [2] 為之再加上一套使用者介面（user interface，UI）來梳妝打扮一番。

新增功能

在本文中，我們將為《用變數傾印法玩 Python 蹲》範例擴充下列兩個新功能：

1.  改用攝影機即時取得的影像（而非事先預錄的影片）。
2. 增設深蹲達標關卡（為了便於測試，暫訂為深蹲三下）。

 

UI 佈局（layout）

在圖 1 上方，我們設計了一個 3×2 大小的畫面，第一行顯示專案名稱（Python 蹲）與版次（V1.0），第二行顯示由攝影機取得的即時影像與相關訊息，第三行為留白及作者姓名（Ted Lee）。圖 1 下方為 Tinker 刻出來的畫面。

 

圖 1：UI 設計圖

在圖 2 中，我們先建立最外層的視窗 window 元件（component），再置入 frmTitle、frmVideo 和 frmTeam 三個框架元件（Frame）。緊接著，在 frmTitle 中擺放 lblTitle 和 lblVersion、在 frmVideo 中擺放 lblVideo 和 lblResult、在 frmTeam 中擺放 lblSpace 和 lblTeam。所有元件皆以 pack 佈局方式安排。詳如如圖 2 所示。

圖 2：UI 元件佈局

程式邏輯

我們將程式執行的流程畫成圖 3 的流程圖。此外，程式採模組化程式設計（modularized programming）的方法，將獨立的功能以下列三個副程式來達成：

1. detectPose()：偵測姿勢。
2. updateUI()：即時更新影像標籤 lblVideo。
3. cleanUp()：程式結束，釋放已配置資源（allocated resources）。

圖 3：本文的流程圖

本文的執行結果請參考 https://youtu.be/Gm6o7m-QH6Y。完整程式碼詳列如下（讀者亦可由 https://reurl.cc/rZ7aob 下載）。

import cv2

import numpy as np

from PIL import ImageFont, ImageDraw, Image

    

from tkinter import *

from PIL import Image, ImageTk

from PoseModule import PoseDetector

dir = 0 

count = 0

def updateUI():

    global img, lblVideo

    

    cv2image = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGBA)

    img = Image.fromarray(cv2image)

    imgtk = ImageTk.PhotoImage(image = img)    

    lblVideo.imgtk = imgtk

    lblVideo.config(image = imgtk)

    lblVideo.after(100, detectPose)

    

    if count > 3:

       lblResult.config(text = '你已達標！')   

    

def detectPose():

    global cap, detector, dir, count, img

    success, img = cap.read()

    if success:

        img = cv2.resize(img, (640, 480))

        h, w, c = img.shape

        pose, img = detector.findPose(img, draw=True)

        

        if pose:

            lmList = pose["lmList"]

            angle, img = detector.findAngle(lmList[24], lmList[26], lmList[28], img)

            bar = np.interp(angle, (85, 180), (w//2-100, w//2+100))

            cv2.rectangle(img, (w//2-100, 50), (int(bar), 100), (0, 255, 0), cv2.FILLED)

            if angle <= 150:                

                if dir == 0:

                    count = count + 0.5

                    dir = 1

                    

            if angle >= 170: 

                if dir == 1:

                    count = count + 0.5

                    dir = 0

                    

            msg = str(int(count))        

            cv2.putText(img, msg, (100, 150), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 5, (255, 255, 255), 20)

            

        cv2.imshow("Pose", img)

        updateUI()

def cleanUp():

    window.destroy()

    cap.release()

    cv2.destroyAllWindows()

cap = cv2.VideoCapture(0) #####開啟攝影機

detector = PoseDetector()

#開 UI ---------------------------------------------------------------------------------------------------------   

#widow

window = Tk()

window.title('Python 蹲')

#window.geometry('1024x768')

window.attributes('-fullscreen', True)

#frame

frmTitle = Frame(window)

frmTitle.pack(side = TOP, fill = BOTH, expand = YES)

frmVideo = Frame(window)

frmVideo.pack(side = TOP, fill = BOTH, expand = YES)   

frmTeam = Frame(window)

frmTeam.pack(side = BOTTOM, fill = BOTH, expand = YES)

#Title

lblTitle = Label(frmTitle, text = "Python 蹲", fg = '#005E5E', bg = '#666666', font = ('標楷體', 70), borderwidth = 0, highlightthickness = 0, relief = "sunken") 

lblTitle.pack(side = LEFT, fill = BOTH, expand = YES)

lblVersion = Label(frmTitle, text = "V1.0", fg = '#005E5E', bg = '#666666', font = ('標楷體', 20), borderwidth = 0, highlightthickness = 0, relief = "sunken") 

lblVersion.pack(side = RIGHT, fill = BOTH, expand = YES)

#Video

lblVideo = Label(frmVideo, bg = '#005E5E', borderwidth = 0, highlightthickness = 0, relief = "ridge")

lblVideo.pack(side = LEFT, fill = BOTH, expand = YES)

lblResult = Label(frmVideo, text = "", fg = 'white', bg = '#005E5E', font = ('標楷體', 40), borderwidth = 0, highlightthickness = 0, relief = "sunken")

lblResult.pack(side = RIGHT, fill = BOTH, expand = YES)

#Team

lblSpace = Label(frmTeam, text = "", fg = '#005E5E', bg = '#666666', font = ('標楷體', 20), borderwidth = 0, highlightthickness = 0, relief = "sunken") 

lblSpace.pack(side = LEFT, fill = BOTH, expand = YES)

lblTeam = Label(frmTeam, text = "Ted Lee", fg = '#005E5E', bg = '#666666', font = ('標楷體', 20), borderwidth = 0, highlightthickness = 0, relief = "sunken") 

lblTeam.pack(side = RIGHT, fill = BOTH, expand = YES)

#姿勢識別 ---------------------------------------------------------------------------------------------------

detectPose()

    

window.bind('<Escape>', lambda e: cleanUp())

mainloop()

進階問題

1. 建置一「分數雲端排行榜」來記錄玩家的深蹲分數。
2. 修改程式，使得深蹲次數達標後出現是否「重新訓練」詢問。

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[1] 六種授權條款。

[2] 請參考拙著《AI 成績查詢系統》（https://reurl.cc/aaWlKl）一文。