OpenCV3.0或OpenCV3.1的SVM操作

来源:互联网 发布:现在开淘宝店晚吗 编辑:程序博客网 时间:2024/06/04 19:07

OpenCV2.0 SVM代码及其分析

OpenCV 在很久以前就集成了SVM的功能,现在OpenCV升级到了3.0和3.1了,很多人都不习惯了怎么调用OpenCV中的SVM功能了。在之前OpenCV的SVM调用一直有个案例:首先,给定几组训练数据,并且给了label所对应的值。然后经过训练之后,对图像的各个位置进行预测是1还是-1。如果是1的话,用绿色来表示,如果是-1呢,用蓝色表示。并且还画出几个支持向量。 
下面给了OpenCV2.0 的SVM代码(勿喷,直接从OpenCV官方网址复制下来的)

#include <opencv2/core/core.hpp>#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>#include <opencv2/ml/ml.hpp>using namespace cv;int main(){    // Data for visual representation    int width = 512, height = 512;    Mat image = Mat::zeros(height, width, CV_8UC3);    // Set up training data    float labels[4] = {1.0, -1.0, -1.0, -1.0};    Mat labelsMat(3, 1, CV_32FC1, labels);    float trainingData[4][2] = { {501, 10}, {255, 10}, {501, 255}, {10, 501} };    Mat trainingDataMat(3, 2, CV_32FC1, trainingData);    // Set up SVM's parameters    CvSVMParams params;    params.svm_type    = CvSVM::C_SVC;    params.kernel_type = CvSVM::LINEAR;    params.term_crit   = cvTermCriteria(CV_TERMCRIT_ITER, 100, 1e-6);    // Train the SVM    CvSVM SVM;    SVM.train(trainingDataMat, labelsMat, Mat(), Mat(), params);    Vec3b green(0,255,0), blue (255,0,0);    // Show the decision regions given by the SVM    for (int i = 0; i < image.rows; ++i)        for (int j = 0; j < image.cols; ++j)        {            Mat sampleMat = (Mat_<float>(1,2) << i,j);            float response = SVM.predict(sampleMat);            if (response == 1)                image.at<Vec3b>(j, i)  = green;            else if (response == -1)                  image.at<Vec3b>(j, i)  = blue;        }    // Show the training data    int thickness = -1;    int lineType = 8;    circle( image, Point(501,  10), 5, Scalar(  0,   0,   0), thickness, lineType);    circle( image, Point(255,  10), 5, Scalar(255, 255, 255), thickness, lineType);    circle( image, Point(501, 255), 5, Scalar(255, 255, 255), thickness, lineType);    circle( image, Point( 10, 501), 5, Scalar(255, 255, 255), thickness, lineType);    // Show support vectors    thickness = 2;    lineType  = 8;    int c     = SVM.get_support_vector_count();    for (int i = 0; i < c; ++i)    {        const float* v = SVM.get_support_vector(i);        circle( image,  Point( (int) v[0], (int) v[1]),   6,  Scalar(128, 128, 128), thickness, lineType);    }    imwrite("result.png", image);        // save the image     imshow("SVM Simple Example", image); // show it to the user    waitKey(0);}
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OpenCV 3.0、OpenCV3.1 的SVM训练代码

下面给出了正确的,记住是正确的代码:

例子1:

#include "stdafx.h"#include "opencv2/opencv.hpp"using namespace cv;using namespace cv::ml;int main(int, char**){int width = 512, height = 512;Mat image = Mat::zeros(height, width, CV_8UC3);  //创建窗口可视化 // 设置训练数据int labels[10] = { 1, -1, 1, 1,-1,1,-1,1,-1,-1 };Mat labelsMat(10, 1, CV_32SC1, labels);float trainingData[10][2] = { { 501, 150 },{ 255, 10 },{ 501, 255 },{ 10, 501 },{ 25, 80 },{ 150, 300 },{ 77, 200 } ,{ 300, 300 } ,{ 45, 250 } ,{ 200, 200 } };Mat trainingDataMat(10, 2, CV_32FC1, trainingData);// 创建分类器并设置参数Ptr<SVM> model = SVM::create();model->setType(SVM::C_SVC);model->setKernel(SVM::LINEAR);  //核函数//设置训练数据 Ptr<TrainData> tData = TrainData::create(trainingDataMat, ROW_SAMPLE, labelsMat);// 训练分类器model->train(tData);Vec3b green(0, 255, 0), blue(255, 0, 0);// Show the decision regions given by the SVMfor (int i = 0; i < image.rows; ++i)for (int j = 0; j < image.cols; ++j){Mat sampleMat = (Mat_<float>(1, 2) << j, i);  //生成测试数据float response = model->predict(sampleMat);  //进行预测,返回1或-1if (response == 1)image.at<Vec3b>(i, j) = green;else if (response == -1)image.at<Vec3b>(i, j) = blue;}// 显示训练数据int thickness = -1;int lineType = 8;Scalar c1 = Scalar::all(0); //标记为1的显示成黑点Scalar c2 = Scalar::all(255); //标记成-1的显示成白点  //绘图时,先宽后高,对应先列后行for (int i = 0; i < labelsMat.rows; i++){const float* v = trainingDataMat.ptr<float>(i); //取出每行的头指针Point pt = Point((int)v[0], (int)v[1]);if (labels[i] == 1)circle(image, pt, 5, c1, thickness, lineType);elsecircle(image, pt, 5, c2, thickness, lineType);}imshow("SVM Simple Example", image);waitKey(0);}


例子2:

#include "opencv2/opencv.hpp"#include "opencv2/imgproc.hpp"#include "opencv2/highgui.hpp"#include "opencv2/ml.hpp"//using namespace cv;//using namespace cv::ml;int main(int argc, char** argv){    // visual representation    int width = 512;    int height = 512;    cv::Mat image = cv::Mat::zeros(height, width, CV_8UC3);    // training data    int labels[4] = { 1, -1, -1, -1 };    float trainingData[4][2] = { { 501, 10 }, { 255, 10 }, { 501, 255 }, { 10, 501 } };    cv::Mat trainingDataMat(4, 2, CV_32FC1, trainingData);    cv::Mat labelsMat(4, 1, CV_32SC1, labels);    // initial SVM    cv::Ptr<cv::ml::SVM> svm = cv::ml::SVM::create();    svm->setType(cv::ml::SVM::Types::C_SVC);    svm->setKernel(cv::ml::SVM::KernelTypes::LINEAR);    svm->setTermCriteria(cv::TermCriteria(cv::TermCriteria::MAX_ITER, 100, 1e-6));    // train operation    svm->train(trainingDataMat, cv::ml::SampleTypes::ROW_SAMPLE, labelsMat);    // prediction    cv::Vec3b green(0, 255, 0);    cv::Vec3b blue(255, 0, 0);    for (int i = 0; i < image.rows; i++)    {        for (int j = 0; j < image.cols; j++)        {            cv::Mat sampleMat = (cv::Mat_<float>(1, 2) << j, i);            float respose = svm->predict(sampleMat);            if (respose == 1)                image.at<cv::Vec3b>(i, j) = green;            else if (respose == -1)                image.at<cv::Vec3b>(i, j) = blue;        }    }    int thickness = -1;    int lineType = cv::LineTypes::LINE_8;    cv::circle(image, cv::Point(501, 10), 5, cv::Scalar(0, 0, 0), thickness, lineType);    cv::circle(image, cv::Point(255, 10), 5, cv::Scalar(255, 255, 255), thickness, lineType);    cv::circle(image, cv::Point(501, 255), 5, cv::Scalar(255, 255, 255), thickness, lineType);    cv::circle(image, cv::Point(10, 501), 5, cv::Scalar(255, 255, 255), thickness, lineType);    thickness = 2;    lineType = cv::LineTypes::LINE_8;    cv::Mat sv = svm->getSupportVectors();    for (int i = 0; i < sv.rows; i++)    {        const float* v = sv.ptr<float>(i);        cv::circle(image, cv::Point((int)v[0], (int)v[1]), 6, cv::Scalar(128, 128, 128), thickness, lineType);    }    cv::imshow("SVM Simple Example", image);    cv::waitKey(0);    return 0;}
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运行的效果如下: 
OpenCV3.1 SVM运行效果图

为了保证代码可读性,代码没有用using namespace cvusing namespace cv::ml;之类的代码,全部都写完整的名称,命名空间+类名。比如设置SVM的核类型为线性,写成svm->setKernel(cv::ml::SVM::KernelTypes::LINEAR);。当然,这个只是一处地方,其他的请自己阅读。

代码的注意事项

虽然,大家的目标很明确:导入训练数据+label –> Mat, 训练,预测,显示这些目标。但是仍然避免不了代码错误。下面就是我遇到的代码的问题。

标签以及变成Mat的数据类型

其实,在本代码中出现了一种情况就是数据类型,下面均以标签为例: 
这个是OpenCV3.0、OpenCV3.1正确的代码

int labels[4] = { 1, -1, -1, -1 };cv::Mat labelsMat(4, 1, CV_32SC1, labels);
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下面是OpenCV 2.X 正确代码

float labels[4] = {1.0, -1.0, -1.0, -1.0};Mat labelsMat(3, 1, CV_32FC1, labels);
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如果将OpenCV 2.X的代码换到OpenCV 3.1、OpenCV3.0代码会有什么样子的结果呢? 
这里写图片描述 
这个很熟悉吧所以,如果傻乎乎的换,这个是行不通的。 
下面对于labellabelMat按照不同的情况进行分析。 
首先,这个labelMattrainingMat到底能取哪几种类型?

下面,请看OpenCV3.1 源码中的一个部分:

void setData(InputArray _samples, int _layout, InputArray _responses,                 InputArray _varIdx, InputArray _sampleIdx, InputArray _sampleWeights,                 InputArray _varType, InputArray _missing)    {        samples = _samples.getMat();         responses = _responses.getMat();        CV_Assert( samples.type() == CV_32F || samples.type() == CV_32S );        if( !responses.empty() )        {            CV_Assert( responses.type() == CV_32F || responses.type() == CV_32S );        }    }
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为了方便起见,将这个函数的代码的其他部分删除了。首先解释一下:samples就是训练的数据。response就是标签。通过上面,我们知道再来用Mat的时候,只能用CV_32FCV_32S。所以说,如果这些矩阵不能写什么CV_8UC1之类的了,这个是错误的。

假设我们写其他的情况,比如

label为int,labelsMat为CV_32SC1

这个是正确的。

label为float,labelsMat为CV_32FC1

这个会出现错误,这个我还没有分析出来是什么原因。错误的截图如下:错误。 
下面的错误均表示为截图所示的错误。

label为int,labelsMat为CV_32FC1

同样的,这个是错误。当我们用Imagewatch插件去观察labelsMat的值的时候发现这个labelsMat的值为这里写图片描述。好吧,这个很明显了。

label为float,labelsMat为CV_32SC1

这个是可以运行的,但是结果肯定是错误的。同样的,值不对。

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