Stima della posa

La stima della posa è un'attività di computer vision che identifica la posizione e l'orientamento di una persona o di un oggetto localizzando punti chiave, come articolazioni, punti di riferimento o altre caratteristiche distinte. Il risultato è un insieme di coordinate che possono essere collegate per formare una struttura scheletrica, fornendo una comprensione dettagliata della postura e del movimento di un oggetto all'interno di un'immagine o di un video. Questa tecnologia è fondamentale per le applicazioni che richiedono una consapevolezza del movimento, dei gesti o di specifiche configurazioni del corpo, dal fitness tracking alla robotica.

Come funziona la stima della posa

I modelli di stima della posa analizzano i dati visivi per prevedere la posizione di punti chiave predefiniti. Per la stima della posa umana, si tratta in genere delle articolazioni principali come spalle, gomiti, fianchi e ginocchia. Questi punti vengono poi collegati per creare uno scheletro, che rappresenta la struttura del corpo e la posa corrente. Esistono due metodi principali per questo processo:

• Approccio top-down: Questo metodo utilizza innanzitutto un rilevatore di oggetti per identificare e isolare ogni persona o oggetto in un'immagine con un rettangolo di selezione. Quindi analizza il contenuto di ogni riquadro individualmente per individuare i punti chiave di quella specifica istanza. Pur essendo intuitivo, le sue prestazioni dipendono fortemente dal rilevamento iniziale degli oggetti.
• Approccio dal basso verso l'alto: Questo approccio inizia rilevando tutti i punti chiave dell'intera immagine, ad esempio tutti i gomiti e tutte le ginocchia, e poi raggruppa questi punti in scheletri distinti. Questo metodo può essere più efficiente nelle scene affollate, poiché il suo tempo di elaborazione non è legato al numero di persone presenti.

Le architetture moderne, come quelle utilizzate in Ultralytics YOLO11, spesso combinano i punti di forza di entrambi gli approcci per ottenere un equilibrio tra velocità e precisione nelle applicazioni in tempo reale.

Stima della posa rispetto ad altre attività di computer vision

La stima della posa fornisce un livello di analisi più granulare rispetto ad altri compiti comuni della computer vision. Pur essendo correlati, questi compiti hanno scopi diversi:

• Rilevamento di oggetti si concentra sull'identificazione e la localizzazione degli oggetti disegnando un rettangolo di delimitazione attorno ad essi. Risponde alle domande "Che cos'è l'oggetto?" e "Dove si trova?", ma non fornisce informazioni sulla postura o sull'articolazione dell'oggetto.
• Segmentazione delle istanze fa un passo avanti nel rilevamento, delineando la forma precisa di ogni oggetto a livello di pixel. Tuttavia, come il rilevamento degli oggetti, non descrive la configurazione interna dell'oggetto.

La stima della posa è unica per la sua capacità di interpretare la posizione e il movimento di un oggetto o di una persona, fondamentale per una comprensione più approfondita di azioni e comportamenti.

Applicazioni nel mondo reale

La capacità di analizzare il movimento apre una vasta gamma di applicazioni in molti settori.

• L'intelligenza artificiale nell'assistenza sanitaria e fisioterapia: I sistemi di stima della posa aiutano a monitorare i pazienti che eseguono esercizi di riabilitazione, garantendo una forma corretta e monitorando i progressi nel tempo. Analizzando i movimenti del paziente attraverso una semplice telecamera, questi sistemi possono offrire un feedback in tempo reale, aiutando a prevenire le lesioni e a migliorare i risultati del recupero senza la necessità di valutazioni manuali.
• Analisi dello sport e fitness: Allenatori e atleti utilizzano la stima della posa per eseguire analisi biomeccaniche dettagliate dei movimenti. Ad esempio, può tracciare lo swing di un golfista, la forma di tiro di un giocatore di basket o l'andatura di un corridore per identificare le aree da migliorare e ridurre il rischio di lesioni. Questa tecnologia viene anche integrata nelle app di monitoraggio degli allenamenti per guidare gli utenti durante gli esercizi con una tecnica corretta.
• Motion Capture e animazione: Nell'industria dell'intrattenimento, la stima della posa offre un'alternativa senza marcatori alle tecniche tradizionali di motion capture, che spesso richiedono agli attori di indossare tute speciali con sensori. Questo semplifica il processo di animazione dei personaggi digitali, rendendolo più accessibile ed efficiente.
• Monitoraggio del comportamento animale: I ricercatori applicano la stima della posa per studiare gli animali nei loro habitat naturali senza l'uso di etichette invasive. Seguendo le posture e i movimenti di diverse specie, gli scienziati possono ottenere informazioni sulle interazioni sociali e su altri comportamenti fondamentali per la conservazione della fauna selvatica.

Vantaggi e sfide principali

La stima della posa offre vantaggi significativi, ma presenta anche alcune limitazioni.

Vantaggi

• Economico: Si basa su telecamere standard, eliminando la necessità di hardware o sensori costosi e specializzati.
• Non invasivo: consente di tracciare i movimenti di persone e animali senza marcatori fisici o etichette.
• Ricchezza di dati: Fornisce informazioni dettagliate sulla postura e sul movimento che non sono disponibili in altre attività di computer vision.

Sfide

• Occlusione: La precisione può diminuire in modo significativo quando le parti del corpo sono bloccate dalla vista o si sovrappongono ad altri oggetti o persone.
• Fattori ambientali: Condizioni di scarsa illuminazione, sfocatura del movimento e sfondi ingombri possono influire negativamente sulle prestazioni del modello.
• Requisiti dei dati: L'addestramento di modelli accurati richiede set di dati ampi e diversificati, come il set di dati COCO-Pose, e i modelli potrebbero non generalizzarsi bene a pose o soggetti non ben rappresentati nei dati di addestramento.