OpenCV模型训练

级联分类器

执行训练的时候会输出一系列的参数,其中可以看到:【stageType: BOOST】。boosting算法涉及到弱分类器和强分类器的概念。弱分类器分类正确率较低,但是较容易获得,强分类器分类正确率较高,但是较难获得。只要样本充足,弱学习可以通过一定的组合获得任意精度的强学习。级联分类器就是 N个弱分类器 以级联的方式,从简单到复杂逐步串联而成。

可以用决策树来构建一个简单的弱分类器, 将提取到的特征与分类器的特征进行逐个比较,从而判断该特征是否属于人脸:

弱分类器.png

而强分类器相当于先让各个弱分类器进行投票,然后让投票结果根据各弱分类器的错误率进行加权相加,最后与平均的投票结果进行比较得到最终结果。

训练

http://www.opencv.org.cn/opencvdoc/2.3.2/html/doc/user_guide/ug_traincascade.html

正样本:包含人脸的图片,灰度图。
正样本大小:统一大小并且不能小于负样本
负样本:不包含人脸的图片
负样本大小:无所谓

正、负样本个数比列大约为 1: 3

制作负样本

负样本可以是任意图像,但是这些图像中不能包含待检测的物体。用于抠取负样本的图像文件名被列在一个文件中。这个文件是纯文本文件,每行是一个文件名(包括相对目录和文件名)。负样本和样本图像也叫做背景样本,或者背景样本图像,本文档中对之不予区分。这些图像可以是不同的尺寸,但是图像尺寸应该比训练窗口的尺寸大,因为这些图像将被用于抠取负样本,并将负样本缩小到训练窗口大小。
假如目录结构如下:

 /bg
   0.jpg
   1.jpg
 bg.txt

则bg.txt文件中的内容将如下所示:

 bg/0.jpg
 bg/1.jpg
 #这部分内容可以使用java 程序来修改

制作正样本

正样本目录为:info

假设目录结构如下:

 /bg
 /info
   0.jpg
   1.jpg
info.data

文件info.data里的内容如下:

 #分别表示 1张人脸 ;人脸从 0,0坐标开始;大小为24x24
 info/0.jpg 1 0 0 24 24
 #2个人脸; 人脸分别为 100,200处的50x50 和 50,30处的25x25为人脸
 info/1.jpg 2 100 200 50 50   50 30 25 25
 #这部分内容可以使用java 程序来修改

执行:(opencv环境变量配置opencv\build\x64\vc15\bin到path里)

opencv_createsamples -info info.data -vec info.vec  -num 100  -w 24 -h 24
-info: 正样本描述
-vec : 输出的正样本向量
-num : 正样本数量
-w -h: 输出样本的大小
#输出:Done. Created 100 samples  表示成功生成100个样本

训练

创建一个data 目录,执行:

opencv_traincascade -data data  -vec info.vec -bg bg.txt -numPos 100 -numNeg 300  -numStages 15  -featureType LBP -w 24 -h 24

-data : 需要手动创建,生成的结果 训练的模型会输出到这个目录
-vec  : 正样本 
-bg   : 负样本
-numPos :每级分类器训练时所用到的正样本数目
-numNeg :每级分类器训练时所用到的负样本数目,可以大于-bg数目
-numStages:训练分类器的级数,如果层数多,分类器的误差就更小,但是检测速度慢。(15-20)
-featureType: LBP 
-w -h

输出:
Training until now has taken 0 days 0 hours 0 minutes 10 seconds.
表示成功

输出:
Required leaf false alarm rate achieved. Branch training terminated.
表示成功,但是误检率已经达标。(样本太少了)

输出:
Bad argument < Can not get new positive sample. The most possible reason is insufficient count of samples in given vec-file.
则意味着错误。


minHitRate:分类器的每一级希望得到的最小检测率。当设置为0.995时如果正训练样本个数为100个,那么其中的0.5个就很可能不被检测,第二次选择的时候必须多选择后面的5个,按照这种规律我们为后面的每级多增加numPos*minHitRate个正样本.
实际准备的正样本数量应该(读入vec的正样本数) >= numPos + (numStage - 1) * numPos * (1 - minHitRate) 
按照此公式计算: x+14*x*0.005 = 1.07*x ,也就是正样本数量要大于等于 1.07*x 而我们正样本是100,所以x = 93.45,但是此处传100也可以。
因为实际的检测率会比minHitRate高,所以在设置numPos时可以将其设置的稍微再大些,最终的目的是要尽量让所有的正样本都参与到训练中。但是,过大就会出错。
VS中用代码采集正样本     
       for (Rect face : faces) {
            //画矩形
            //分别指定 bgra
            rectangle(img, face, Scalar(255, 0, 255));
#if 0
            //使用opencv自带的模型 记录你的脸作为样本
            //把找到的人脸扣出来
            Mat m;
            //把img中的脸部位拷贝到m中
            img(face).copyTo(m);
            //把人脸 重新设置为 24x24大小的图片
            resize(m, m, Size(24, 24));
            //转成灰度
            cvtColor(m, m, COLOR_BGR2GRAY);
            char p[100];
            sprintf(p, "D:/xx/ndk/opencv_face/img/info/%d.jpg",i++);
            //把mat写出为jpg文件
            imwrite(p,m);
#endif
        }

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