Codex commited on
Commit ·
1a13652
1
Parent(s): a8c9a42
Add visual step-by-step DynaFall notebook
Browse files
notebooks/dynafall_step_by_step.ipynb
ADDED
|
@@ -0,0 +1,526 @@
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1 |
+
{
|
| 2 |
+
"cells": [
|
| 3 |
+
{
|
| 4 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 5 |
+
"id": "5b77cca7",
|
| 6 |
+
"metadata": {},
|
| 7 |
+
"source": [
|
| 8 |
+
"# DynaFall - notebook trực quan bằng data thật URFD/MCFD\n",
|
| 9 |
+
"\n",
|
| 10 |
+
"Notebook này được tổ chức như một bài học thực hành. Mỗi bước đều có phần quan sát trực quan: xem data gốc, xem khung xương trên ảnh/video, xem chuyển động skeleton, xem feature dynamics, rồi mới train/evaluate model.\n",
|
| 11 |
+
"\n",
|
| 12 |
+
"**Không dùng data tự tạo.** Tất cả mẫu trong notebook lấy từ `data/raw/URFD`, `data/raw/MCFD`, `data/poses/*_keypoints.pkl`, và `data/processed/*` đã tải từ Hugging Face."
|
| 13 |
+
]
|
| 14 |
+
},
|
| 15 |
+
{
|
| 16 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 17 |
+
"id": "e45c5067",
|
| 18 |
+
"metadata": {},
|
| 19 |
+
"source": [
|
| 20 |
+
"## 1. Cài thư viện và chuẩn bị môi trường"
|
| 21 |
+
]
|
| 22 |
+
},
|
| 23 |
+
{
|
| 24 |
+
"cell_type": "code",
|
| 25 |
+
"execution_count": null,
|
| 26 |
+
"id": "cd135b78",
|
| 27 |
+
"metadata": {},
|
| 28 |
+
"outputs": [],
|
| 29 |
+
"source": [
|
| 30 |
+
"from pathlib import Path\n",
|
| 31 |
+
"import os, sys, json, subprocess, pickle\n",
|
| 32 |
+
"\n",
|
| 33 |
+
"def find_repo_root():\n",
|
| 34 |
+
" candidates = [Path.cwd(), *Path.cwd().parents, Path('/root/fall')]\n",
|
| 35 |
+
" for candidate in candidates:\n",
|
| 36 |
+
" if (candidate / 'requirements.txt').exists() and (candidate / 'src' / 'dynafall').exists():\n",
|
| 37 |
+
" return candidate.resolve()\n",
|
| 38 |
+
" raise RuntimeError('Không tìm thấy repo root chứa requirements.txt và src/dynafall')\n",
|
| 39 |
+
"\n",
|
| 40 |
+
"ROOT = find_repo_root()\n",
|
| 41 |
+
"print('Repo root =', ROOT)\n",
|
| 42 |
+
"subprocess.check_call([sys.executable, '-m', 'pip', 'install', '-q', '-r', str(ROOT / 'requirements.txt'), 'matplotlib', 'gradio', 'opencv-python-headless', 'ipywidgets'])\n",
|
| 43 |
+
"\n",
|
| 44 |
+
"os.chdir(ROOT)\n",
|
| 45 |
+
"sys.path.insert(0, str(ROOT / 'src'))\n",
|
| 46 |
+
"sys.path.insert(0, str(ROOT / 'scripts'))\n",
|
| 47 |
+
"\n",
|
| 48 |
+
"import cv2\n",
|
| 49 |
+
"import numpy as np\n",
|
| 50 |
+
"import pandas as pd\n",
|
| 51 |
+
"import matplotlib.pyplot as plt\n",
|
| 52 |
+
"from IPython.display import Video, display\n",
|
| 53 |
+
"\n",
|
| 54 |
+
"from common import load_config\n",
|
| 55 |
+
"from dynafall.data import load_pickle, FallClipDataset, save_pickle\n",
|
| 56 |
+
"from dynafall.features import COCO_BONES, body_aspect_ratio, bone_features, dynamics_features, normalize_pose, resample_or_pad\n",
|
| 57 |
+
"\n",
|
| 58 |
+
"cfg = load_config('configs/default.yaml')\n",
|
| 59 |
+
"print('ROOT =', ROOT)\n",
|
| 60 |
+
"print('clip_len =', cfg['clip_len'], '| stride =', cfg['stride'])"
|
| 61 |
+
]
|
| 62 |
+
},
|
| 63 |
+
{
|
| 64 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 65 |
+
"id": "efae7ac8",
|
| 66 |
+
"metadata": {},
|
| 67 |
+
"source": [
|
| 68 |
+
"## 2. Kiểm tra data thật đã có\n",
|
| 69 |
+
"\n",
|
| 70 |
+
"Ta kiểm tra 3 tầng dữ liệu:\n",
|
| 71 |
+
"\n",
|
| 72 |
+
"1. `data/raw`: ảnh/video gốc.\n",
|
| 73 |
+
"2. `data/poses`: keypoints COCO-17 đã trích bằng YOLO pose.\n",
|
| 74 |
+
"3. `data/processed`: clip 32 frame đã normalize để đưa vào model."
|
| 75 |
+
]
|
| 76 |
+
},
|
| 77 |
+
{
|
| 78 |
+
"cell_type": "code",
|
| 79 |
+
"execution_count": null,
|
| 80 |
+
"id": "89422656",
|
| 81 |
+
"metadata": {},
|
| 82 |
+
"outputs": [],
|
| 83 |
+
"source": [
|
| 84 |
+
"summary = []\n",
|
| 85 |
+
"for dataset in ['URFD', 'MCFD']:\n",
|
| 86 |
+
" recs = load_pickle(f'data/poses/{dataset}_keypoints.pkl')\n",
|
| 87 |
+
" row = {\n",
|
| 88 |
+
" 'dataset': dataset,\n",
|
| 89 |
+
" 'video_records': len(recs),\n",
|
| 90 |
+
" 'fall_records': sum(int(r['label']) == 1 for r in recs),\n",
|
| 91 |
+
" 'nonfall_records': sum(int(r['label']) == 0 for r in recs),\n",
|
| 92 |
+
" }\n",
|
| 93 |
+
" for split in ['train', 'val', 'test']:\n",
|
| 94 |
+
" rows = load_pickle(f'data/processed/{dataset}/{split}.pkl')\n",
|
| 95 |
+
" row[f'{split}_clips'] = len(rows)\n",
|
| 96 |
+
" summary.append(row)\n",
|
| 97 |
+
"\n",
|
| 98 |
+
"pd.DataFrame(summary)"
|
| 99 |
+
]
|
| 100 |
+
},
|
| 101 |
+
{
|
| 102 |
+
"cell_type": "code",
|
| 103 |
+
"execution_count": null,
|
| 104 |
+
"id": "aaa58a76",
|
| 105 |
+
"metadata": {},
|
| 106 |
+
"outputs": [],
|
| 107 |
+
"source": [
|
| 108 |
+
"for dataset in ['URFD', 'MCFD']:\n",
|
| 109 |
+
" recs = load_pickle(f'data/poses/{dataset}_keypoints.pkl')\n",
|
| 110 |
+
" print('\\n', dataset)\n",
|
| 111 |
+
" for rec in recs[:3]:\n",
|
| 112 |
+
" print(' ', rec['video_id'], '| label=', 'fall' if rec['label'] else 'nonfall', '| keypoints=', rec['keypoints'].shape, '| source=', rec['path'])"
|
| 113 |
+
]
|
| 114 |
+
},
|
| 115 |
+
{
|
| 116 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 117 |
+
"id": "286f0e9a",
|
| 118 |
+
"metadata": {},
|
| 119 |
+
"source": [
|
| 120 |
+
"## 3. Xem một số video/sequence gốc trong data\n",
|
| 121 |
+
"\n",
|
| 122 |
+
"Cell dưới tạo 4 video preview ngắn từ raw data thật:\n",
|
| 123 |
+
"\n",
|
| 124 |
+
"- 2 mẫu URFD fall\n",
|
| 125 |
+
"- 1 mẫu MCFD fall\n",
|
| 126 |
+
"- 1 mẫu URFD ADL non-fall rõ ràng\n",
|
| 127 |
+
"\n",
|
| 128 |
+
"Mỗi video có file `.npz` đi kèm chứa keypoints thật tương ứng."
|
| 129 |
+
]
|
| 130 |
+
},
|
| 131 |
+
{
|
| 132 |
+
"cell_type": "code",
|
| 133 |
+
"execution_count": null,
|
| 134 |
+
"id": "c8d7d24e",
|
| 135 |
+
"metadata": {},
|
| 136 |
+
"outputs": [],
|
| 137 |
+
"source": [
|
| 138 |
+
"def run(cmd):\n",
|
| 139 |
+
" print('$', ' '.join(cmd))\n",
|
| 140 |
+
" subprocess.run(cmd, check=True)\n",
|
| 141 |
+
"\n",
|
| 142 |
+
"run([sys.executable, 'scripts/create_real_demo_assets.py'])\n",
|
| 143 |
+
"preview_videos = sorted(Path('demo_assets_real').glob('*.mp4'))\n",
|
| 144 |
+
"for p in preview_videos:\n",
|
| 145 |
+
" meta = np.load(p.with_suffix('.npz'))\n",
|
| 146 |
+
" print(p.name, '| dataset=', str(meta['dataset']), '| label=', 'fall' if int(meta['label']) else 'nonfall')"
|
| 147 |
+
]
|
| 148 |
+
},
|
| 149 |
+
{
|
| 150 |
+
"cell_type": "code",
|
| 151 |
+
"execution_count": null,
|
| 152 |
+
"id": "15347920",
|
| 153 |
+
"metadata": {},
|
| 154 |
+
"outputs": [],
|
| 155 |
+
"source": [
|
| 156 |
+
"for p in preview_videos:\n",
|
| 157 |
+
" print('\\nRAW PREVIEW:', p.name)\n",
|
| 158 |
+
" display(Video(str(p), embed=True, width=460))"
|
| 159 |
+
]
|
| 160 |
+
},
|
| 161 |
+
{
|
| 162 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 163 |
+
"id": "0d0622d0",
|
| 164 |
+
"metadata": {},
|
| 165 |
+
"source": [
|
| 166 |
+
"## 4. Từ ảnh/video gốc sang khung xương\n",
|
| 167 |
+
"\n",
|
| 168 |
+
"Ở bước này ta đặt keypoints lên frame gốc để thấy rõ YOLO pose đã lấy những điểm nào trên người. Đây là cầu nối quan trọng giữa dữ liệu ảnh/video và dữ liệu skeleton mà model sử dụng."
|
| 169 |
+
]
|
| 170 |
+
},
|
| 171 |
+
{
|
| 172 |
+
"cell_type": "code",
|
| 173 |
+
"execution_count": null,
|
| 174 |
+
"id": "09975748",
|
| 175 |
+
"metadata": {},
|
| 176 |
+
"outputs": [],
|
| 177 |
+
"source": [
|
| 178 |
+
"IMAGE_EXTS = {'.png', '.jpg', '.jpeg', '.bmp'}\n",
|
| 179 |
+
"\n",
|
| 180 |
+
"def load_raw_frame(source, frame_idx=0):\n",
|
| 181 |
+
" source = Path(source)\n",
|
| 182 |
+
" if source.is_dir():\n",
|
| 183 |
+
" images = sorted([p for p in source.iterdir() if p.suffix.lower() in IMAGE_EXTS])\n",
|
| 184 |
+
" frame_idx = min(frame_idx, len(images) - 1)\n",
|
| 185 |
+
" img = cv2.imread(str(images[frame_idx]))\n",
|
| 186 |
+
" return cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB), frame_idx\n",
|
| 187 |
+
" cap = cv2.VideoCapture(str(source))\n",
|
| 188 |
+
" cap.set(cv2.CAP_PROP_POS_FRAMES, frame_idx)\n",
|
| 189 |
+
" ok, frame = cap.read()\n",
|
| 190 |
+
" cap.release()\n",
|
| 191 |
+
" if not ok:\n",
|
| 192 |
+
" raise RuntimeError(f'Cannot read frame {frame_idx} from {source}')\n",
|
| 193 |
+
" return cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB), frame_idx\n",
|
| 194 |
+
"\n",
|
| 195 |
+
"def draw_pose_on_image(image, keypoints):\n",
|
| 196 |
+
" out = image.copy()\n",
|
| 197 |
+
" pts = keypoints[:, :2].astype(int)\n",
|
| 198 |
+
" conf = keypoints[:, 2]\n",
|
| 199 |
+
" for a, b in COCO_BONES:\n",
|
| 200 |
+
" if conf[a] > 0 and conf[b] > 0:\n",
|
| 201 |
+
" cv2.line(out, tuple(pts[a]), tuple(pts[b]), (255, 120, 20), 3, cv2.LINE_AA)\n",
|
| 202 |
+
" for j, p in enumerate(pts):\n",
|
| 203 |
+
" if conf[j] > 0:\n",
|
| 204 |
+
" cv2.circle(out, tuple(p), 5, (20, 20, 255), -1, cv2.LINE_AA)\n",
|
| 205 |
+
" return out\n",
|
| 206 |
+
"\n",
|
| 207 |
+
"def select_records_for_display():\n",
|
| 208 |
+
" wanted = [\n",
|
| 209 |
+
" ('URFD', 'fall/fall-01-cam0-rgb/fall-01-cam0-rgb'),\n",
|
| 210 |
+
" ('URFD', 'nonfall/adl-01-cam0-rgb/adl-01-cam0-rgb'),\n",
|
| 211 |
+
" ('MCFD', 'fall/chute01/chute01/cam1'),\n",
|
| 212 |
+
" ]\n",
|
| 213 |
+
" out = []\n",
|
| 214 |
+
" for dataset, video_id in wanted:\n",
|
| 215 |
+
" recs = load_pickle(f'data/poses/{dataset}_keypoints.pkl')\n",
|
| 216 |
+
" out.append(next(r for r in recs if r['video_id'] == video_id))\n",
|
| 217 |
+
" return out\n",
|
| 218 |
+
"\n",
|
| 219 |
+
"records_to_show = select_records_for_display()\n",
|
| 220 |
+
"fig, axes = plt.subplots(len(records_to_show), 2, figsize=(12, 12))\n",
|
| 221 |
+
"for row, rec in enumerate(records_to_show):\n",
|
| 222 |
+
" kpts = rec['keypoints']\n",
|
| 223 |
+
" frame_idx = min(len(kpts) // 2, len(kpts) - 1)\n",
|
| 224 |
+
" img, actual_idx = load_raw_frame(rec['path'], frame_idx)\n",
|
| 225 |
+
" overlay = draw_pose_on_image(img, kpts[actual_idx])\n",
|
| 226 |
+
" label = 'fall' if rec['label'] else 'nonfall'\n",
|
| 227 |
+
" axes[row, 0].imshow(img)\n",
|
| 228 |
+
" axes[row, 0].set_title(f\"{rec['video_id']} | raw | {label}\")\n",
|
| 229 |
+
" axes[row, 1].imshow(overlay)\n",
|
| 230 |
+
" axes[row, 1].set_title('raw + skeleton keypoints')\n",
|
| 231 |
+
" for ax in axes[row]:\n",
|
| 232 |
+
" ax.axis('off')\n",
|
| 233 |
+
"plt.tight_layout()"
|
| 234 |
+
]
|
| 235 |
+
},
|
| 236 |
+
{
|
| 237 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 238 |
+
"id": "16f9eb71",
|
| 239 |
+
"metadata": {},
|
| 240 |
+
"source": [
|
| 241 |
+
"## 5. Chuyển động khung xương theo thời gian\n",
|
| 242 |
+
"\n",
|
| 243 |
+
"Sau khi trích keypoints, mỗi video trở thành chuỗi `(T, 17, 3)`:\n",
|
| 244 |
+
"\n",
|
| 245 |
+
"- `T`: số frame\n",
|
| 246 |
+
"- `17`: số keypoints COCO\n",
|
| 247 |
+
"- `3`: `(x, y, confidence)`\n",
|
| 248 |
+
"\n",
|
| 249 |
+
"Cell dưới render lại chuyển động skeleton để học sinh thấy model thực sự nhìn chuỗi khung xương chứ không nhìn trực tiếp ảnh RGB."
|
| 250 |
+
]
|
| 251 |
+
},
|
| 252 |
+
{
|
| 253 |
+
"cell_type": "code",
|
| 254 |
+
"execution_count": null,
|
| 255 |
+
"id": "7c66fb78",
|
| 256 |
+
"metadata": {},
|
| 257 |
+
"outputs": [],
|
| 258 |
+
"source": [
|
| 259 |
+
"def skeleton_points(frame, width=420, height=420):\n",
|
| 260 |
+
" xy = frame[:, :2].copy()\n",
|
| 261 |
+
" x = (xy[:, 0] + 1.8) / 3.6 * width\n",
|
| 262 |
+
" y = (xy[:, 1] + 1.8) / 3.6 * height\n",
|
| 263 |
+
" pts = np.stack([x, y], axis=1)\n",
|
| 264 |
+
" return np.clip(pts, 0, [width - 1, height - 1]).astype(np.int32)\n",
|
| 265 |
+
"\n",
|
| 266 |
+
"def render_skeleton_preview(keypoints, out_path, fps=15, width=420, height=420):\n",
|
| 267 |
+
" out_path = Path(out_path)\n",
|
| 268 |
+
" writer = cv2.VideoWriter(str(out_path), cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v'), fps, (width, height))\n",
|
| 269 |
+
" for idx, frame in enumerate(keypoints):\n",
|
| 270 |
+
" canvas = np.full((height, width, 3), 248, dtype=np.uint8)\n",
|
| 271 |
+
" pts = skeleton_points(frame, width, height)\n",
|
| 272 |
+
" cv2.putText(canvas, f'frame {idx+1}/{len(keypoints)}', (14, 30), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.7, (60,60,60), 2, cv2.LINE_AA)\n",
|
| 273 |
+
" for a, b in COCO_BONES:\n",
|
| 274 |
+
" if frame[a, 2] > 0 and frame[b, 2] > 0:\n",
|
| 275 |
+
" cv2.line(canvas, tuple(pts[a]), tuple(pts[b]), (36, 115, 220), 3, cv2.LINE_AA)\n",
|
| 276 |
+
" for j, point in enumerate(pts):\n",
|
| 277 |
+
" if frame[j, 2] > 0:\n",
|
| 278 |
+
" cv2.circle(canvas, tuple(point), 5, (20,20,20), -1, cv2.LINE_AA)\n",
|
| 279 |
+
" writer.write(canvas)\n",
|
| 280 |
+
" writer.release()\n",
|
| 281 |
+
" return out_path\n",
|
| 282 |
+
"\n",
|
| 283 |
+
"skeleton_dir = Path('demo_assets_real/skeleton_previews')\n",
|
| 284 |
+
"skeleton_dir.mkdir(exist_ok=True)\n",
|
| 285 |
+
"for video_path in preview_videos:\n",
|
| 286 |
+
" data = np.load(video_path.with_suffix('.npz'))\n",
|
| 287 |
+
" keypoints = data['keypoints'].astype(np.float32)\n",
|
| 288 |
+
" out_path = skeleton_dir / f'{video_path.stem}_skeleton.mp4'\n",
|
| 289 |
+
" render_skeleton_preview(keypoints, out_path)\n",
|
| 290 |
+
" print('\\nSKELETON MOTION:', video_path.name)\n",
|
| 291 |
+
" display(Video(str(out_path), embed=True, width=420))"
|
| 292 |
+
]
|
| 293 |
+
},
|
| 294 |
+
{
|
| 295 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 296 |
+
"id": "30389b06",
|
| 297 |
+
"metadata": {},
|
| 298 |
+
"source": [
|
| 299 |
+
"## 6. Chuẩn hóa pose và cắt clip 32 frame\n",
|
| 300 |
+
"\n",
|
| 301 |
+
"Model không dùng tọa độ pixel gốc trực tiếp. Pipeline chuẩn hóa pose theo bounding box người trong từng frame, sau đó resample/pad thành clip 32 frame. Nhờ vậy model ít phụ thuộc vào kích thước ảnh, vị trí camera, hoặc người đứng xa/gần."
|
| 302 |
+
]
|
| 303 |
+
},
|
| 304 |
+
{
|
| 305 |
+
"cell_type": "code",
|
| 306 |
+
"execution_count": null,
|
| 307 |
+
"id": "7ce210d1",
|
| 308 |
+
"metadata": {},
|
| 309 |
+
"outputs": [],
|
| 310 |
+
"source": [
|
| 311 |
+
"raw_rec = records_to_show[0]\n",
|
| 312 |
+
"raw_kpts = raw_rec['keypoints'].astype(np.float32)\n",
|
| 313 |
+
"norm_kpts = normalize_pose(raw_kpts)\n",
|
| 314 |
+
"clip = resample_or_pad(norm_kpts, cfg['clip_len'])\n",
|
| 315 |
+
"\n",
|
| 316 |
+
"print('Raw keypoints:', raw_kpts.shape, 'range x/y:', raw_kpts[..., :2].min(), raw_kpts[..., :2].max())\n",
|
| 317 |
+
"print('Normalized keypoints:', norm_kpts.shape, 'range x/y:', round(float(norm_kpts[..., :2].min()), 3), round(float(norm_kpts[..., :2].max()), 3))\n",
|
| 318 |
+
"print('Model clip:', clip.shape)\n",
|
| 319 |
+
"\n",
|
| 320 |
+
"fig, axes = plt.subplots(1, 2, figsize=(10, 4))\n",
|
| 321 |
+
"axes[0].scatter(raw_kpts[0,:,0], raw_kpts[0,:,1], c=raw_kpts[0,:,2], cmap='viridis')\n",
|
| 322 |
+
"axes[0].invert_yaxis(); axes[0].set_title('Frame 0: pixel coordinates'); axes[0].grid(alpha=.25)\n",
|
| 323 |
+
"axes[1].scatter(norm_kpts[0,:,0], norm_kpts[0,:,1], c=norm_kpts[0,:,2], cmap='viridis')\n",
|
| 324 |
+
"axes[1].invert_yaxis(); axes[1].set_title('Frame 0: normalized coordinates'); axes[1].grid(alpha=.25)\n",
|
| 325 |
+
"plt.tight_layout()"
|
| 326 |
+
]
|
| 327 |
+
},
|
| 328 |
+
{
|
| 329 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 330 |
+
"id": "358af3d7",
|
| 331 |
+
"metadata": {},
|
| 332 |
+
"source": [
|
| 333 |
+
"## 7. Joint, bone và dynamics features\n",
|
| 334 |
+
"\n",
|
| 335 |
+
"DynaFall không chỉ nhìn tọa độ khớp (`joint`). Pipeline còn tạo:\n",
|
| 336 |
+
"\n",
|
| 337 |
+
"- `bone`: vector giữa các khớp nối theo COCO skeleton\n",
|
| 338 |
+
"- `dynamics`: vận tốc, gia tốc, center motion, hip drop, torso angle, body aspect ratio\n",
|
| 339 |
+
"\n",
|
| 340 |
+
"Các tín hiệu động học này giúp phân biệt chuyển động ngã với hoạt động bình thường."
|
| 341 |
+
]
|
| 342 |
+
},
|
| 343 |
+
{
|
| 344 |
+
"cell_type": "code",
|
| 345 |
+
"execution_count": null,
|
| 346 |
+
"id": "09eb9bb6",
|
| 347 |
+
"metadata": {},
|
| 348 |
+
"outputs": [],
|
| 349 |
+
"source": [
|
| 350 |
+
"joint = clip\n",
|
| 351 |
+
"bone = bone_features(joint)\n",
|
| 352 |
+
"dyn = dynamics_features(joint)\n",
|
| 353 |
+
"print('joint:', joint.shape, '| bone:', bone.shape, '| dyn:', dyn.shape)\n",
|
| 354 |
+
"\n",
|
| 355 |
+
"xy = joint[..., :2]\n",
|
| 356 |
+
"conf = joint[..., 2:3]\n",
|
| 357 |
+
"center_y = (xy[..., 1:2] * conf).sum(axis=1).squeeze(-1) / (conf.sum(axis=1).squeeze(-1) + 1e-6)\n",
|
| 358 |
+
"hip_y = xy[:, [11, 12], 1].mean(axis=1)\n",
|
| 359 |
+
"aspect = body_aspect_ratio(xy, conf).squeeze(1)\n",
|
| 360 |
+
"speed = np.linalg.norm(dyn[:, :, :2], axis=2).mean(axis=1)\n",
|
| 361 |
+
"\n",
|
| 362 |
+
"fig, axes = plt.subplots(2, 2, figsize=(12, 7))\n",
|
| 363 |
+
"axes[0,0].plot(center_y, label='body center y'); axes[0,0].plot(hip_y, label='hip y'); axes[0,0].legend(); axes[0,0].set_title('Vertical motion')\n",
|
| 364 |
+
"axes[0,1].plot(aspect, color='tab:purple'); axes[0,1].set_title('Body aspect ratio')\n",
|
| 365 |
+
"axes[1,0].plot(speed, color='tab:orange'); axes[1,0].set_title('Mean keypoint speed')\n",
|
| 366 |
+
"axes[1,1].imshow(joint[...,2].T, aspect='auto', cmap='viridis', vmin=0, vmax=1); axes[1,1].set_title('Keypoint confidence heatmap')\n",
|
| 367 |
+
"for ax in axes.ravel(): ax.grid(alpha=.25)\n",
|
| 368 |
+
"plt.tight_layout()"
|
| 369 |
+
]
|
| 370 |
+
},
|
| 371 |
+
{
|
| 372 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 373 |
+
"id": "2d58ea54",
|
| 374 |
+
"metadata": {},
|
| 375 |
+
"source": [
|
| 376 |
+
"## 8. Xem batch đầu vào model\n",
|
| 377 |
+
"\n",
|
| 378 |
+
"DataLoader trả về dictionary có `joint`, `bone`, `dyn`, `label`. Đây là đúng format mà các model trong `src/dynafall/models.py` nhận vào."
|
| 379 |
+
]
|
| 380 |
+
},
|
| 381 |
+
{
|
| 382 |
+
"cell_type": "code",
|
| 383 |
+
"execution_count": null,
|
| 384 |
+
"id": "117769ea",
|
| 385 |
+
"metadata": {},
|
| 386 |
+
"outputs": [],
|
| 387 |
+
"source": [
|
| 388 |
+
"train_ds = FallClipDataset('data/processed/URFD/train.pkl')\n",
|
| 389 |
+
"item = train_ds[0]\n",
|
| 390 |
+
"for key, value in item.items():\n",
|
| 391 |
+
" if hasattr(value, 'shape'):\n",
|
| 392 |
+
" print(key, tuple(value.shape))\n",
|
| 393 |
+
" else:\n",
|
| 394 |
+
" print(key, value)\n"
|
| 395 |
+
]
|
| 396 |
+
},
|
| 397 |
+
{
|
| 398 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 399 |
+
"id": "53d0db4c",
|
| 400 |
+
"metadata": {},
|
| 401 |
+
"source": [
|
| 402 |
+
"## 9. Train nhanh trên URFD thật\n",
|
| 403 |
+
"\n",
|
| 404 |
+
"Để notebook chạy nhanh, cell này train 4 epoch. Khi làm thí nghiệm đầy đủ, tăng epoch hoặc chạy `scripts/run_experiments.py`."
|
| 405 |
+
]
|
| 406 |
+
},
|
| 407 |
+
{
|
| 408 |
+
"cell_type": "code",
|
| 409 |
+
"execution_count": null,
|
| 410 |
+
"id": "851945ee",
|
| 411 |
+
"metadata": {},
|
| 412 |
+
"outputs": [],
|
| 413 |
+
"source": [
|
| 414 |
+
"run([sys.executable, 'scripts/train.py', '--dataset', 'URFD', '--method', 'dynafall', '--epochs', '4'])\n",
|
| 415 |
+
"run([sys.executable, 'scripts/evaluate.py', '--dataset', 'URFD', '--method', 'dynafall'])"
|
| 416 |
+
]
|
| 417 |
+
},
|
| 418 |
+
{
|
| 419 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 420 |
+
"id": "66c5024e",
|
| 421 |
+
"metadata": {},
|
| 422 |
+
"source": [
|
| 423 |
+
"## 10. Trực quan hóa training history và metric"
|
| 424 |
+
]
|
| 425 |
+
},
|
| 426 |
+
{
|
| 427 |
+
"cell_type": "code",
|
| 428 |
+
"execution_count": null,
|
| 429 |
+
"id": "422fd8d2",
|
| 430 |
+
"metadata": {},
|
| 431 |
+
"outputs": [],
|
| 432 |
+
"source": [
|
| 433 |
+
"history = pd.read_json('results/URFD/dynafall/history.json')\n",
|
| 434 |
+
"metrics = json.loads(Path('results/URFD/dynafall/metrics_test_clean.json').read_text())\n",
|
| 435 |
+
"display(history)\n",
|
| 436 |
+
"display(pd.DataFrame([metrics]))\n",
|
| 437 |
+
"\n",
|
| 438 |
+
"fig, axes = plt.subplots(1, 2, figsize=(12, 4))\n",
|
| 439 |
+
"axes[0].plot(history['epoch'], history['loss'], marker='o'); axes[0].set_title('Train loss'); axes[0].grid(alpha=.25)\n",
|
| 440 |
+
"for col in ['val_accuracy', 'val_f1', 'val_recall', 'val_precision']:\n",
|
| 441 |
+
" if col in history:\n",
|
| 442 |
+
" axes[1].plot(history['epoch'], history[col], marker='o', label=col)\n",
|
| 443 |
+
"axes[1].legend(); axes[1].set_ylim(0, 1.05); axes[1].set_title('Validation metrics'); axes[1].grid(alpha=.25)\n",
|
| 444 |
+
"plt.tight_layout()\n",
|
| 445 |
+
"\n",
|
| 446 |
+
"metric_names = ['accuracy', 'precision', 'recall', 'specificity', 'f1', 'macro_f1']\n",
|
| 447 |
+
"plt.figure(figsize=(8, 4))\n",
|
| 448 |
+
"plt.bar(metric_names, [metrics[m] for m in metric_names])\n",
|
| 449 |
+
"plt.ylim(0, 1.05); plt.title('Test metrics'); plt.grid(axis='y', alpha=.25); plt.xticks(rotation=30); plt.tight_layout()"
|
| 450 |
+
]
|
| 451 |
+
},
|
| 452 |
+
{
|
| 453 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 454 |
+
"id": "fc0302e8",
|
| 455 |
+
"metadata": {},
|
| 456 |
+
"source": [
|
| 457 |
+
"## 11. Dùng checkpoint đã train sẵn để demo\n",
|
| 458 |
+
"\n",
|
| 459 |
+
"Repo có checkpoint benchmark đã train sẵn. App demo tự chọn checkpoint theo dataset của mẫu:\n",
|
| 460 |
+
"\n",
|
| 461 |
+
"- URFD sample -> `results/main/seed_7/URFD/dynafall/best.pt`\n",
|
| 462 |
+
"- MCFD sample -> `results/main/seed_7/MCFD/dynafall/best.pt`"
|
| 463 |
+
]
|
| 464 |
+
},
|
| 465 |
+
{
|
| 466 |
+
"cell_type": "code",
|
| 467 |
+
"execution_count": null,
|
| 468 |
+
"id": "3c6571e0",
|
| 469 |
+
"metadata": {},
|
| 470 |
+
"outputs": [],
|
| 471 |
+
"source": [
|
| 472 |
+
"from app_demo import predict, DEFAULT_CHECKPOINT\n",
|
| 473 |
+
"\n",
|
| 474 |
+
"rows = []\n",
|
| 475 |
+
"for p in preview_videos:\n",
|
| 476 |
+
" summary, skeleton_video, fig, details_json = predict(str(p), str(DEFAULT_CHECKPOINT), 'dynafall')\n",
|
| 477 |
+
" details = json.loads(details_json)\n",
|
| 478 |
+
" rows.append(details)\n",
|
| 479 |
+
"pd.DataFrame(rows)"
|
| 480 |
+
]
|
| 481 |
+
},
|
| 482 |
+
{
|
| 483 |
+
"cell_type": "markdown",
|
| 484 |
+
"id": "0035275e",
|
| 485 |
+
"metadata": {},
|
| 486 |
+
"source": [
|
| 487 |
+
"## 12. Mở giao diện demo Gradio\n",
|
| 488 |
+
"\n",
|
| 489 |
+
"Giao diện cho phép chọn video có sẵn hoặc upload video mới. Với video mới, app sẽ tự chạy YOLO pose để trích keypoints rồi dự đoán."
|
| 490 |
+
]
|
| 491 |
+
},
|
| 492 |
+
{
|
| 493 |
+
"cell_type": "code",
|
| 494 |
+
"execution_count": null,
|
| 495 |
+
"id": "cb6d110b",
|
| 496 |
+
"metadata": {},
|
| 497 |
+
"outputs": [],
|
| 498 |
+
"source": [
|
| 499 |
+
"from app_demo import build_app\n",
|
| 500 |
+
"app = build_app()\n",
|
| 501 |
+
"app.launch(server_name='127.0.0.1', server_port=7860, inline=False)"
|
| 502 |
+
]
|
| 503 |
+
}
|
| 504 |
+
],
|
| 505 |
+
"metadata": {
|
| 506 |
+
"kernelspec": {
|
| 507 |
+
"display_name": "Python3 (ipykernel)",
|
| 508 |
+
"language": "python",
|
| 509 |
+
"name": "python3"
|
| 510 |
+
},
|
| 511 |
+
"language_info": {
|
| 512 |
+
"codemirror_mode": {
|
| 513 |
+
"name": "ipython",
|
| 514 |
+
"version": 3
|
| 515 |
+
},
|
| 516 |
+
"file_extension": ".py",
|
| 517 |
+
"mimetype": "text/x-python",
|
| 518 |
+
"name": "python",
|
| 519 |
+
"nbconvert_exporter": "python",
|
| 520 |
+
"pygments_lexer": "ipython3",
|
| 521 |
+
"version": "3.12.13"
|
| 522 |
+
}
|
| 523 |
+
},
|
| 524 |
+
"nbformat": 4,
|
| 525 |
+
"nbformat_minor": 5
|
| 526 |
+
}
|