Opencv EigenFace人脸识别算法详解

所属分类: 软件编程 / C 语言 阅读数: 113
收藏 0 赞 0 分享

简要:

EigenFace是基于PCA降维的人脸识别算法,PCA是使整体数据降维后的方差最大,没有考虑降维后类间的变化。 它是将图像每一个像素当作一维特征,然后用SVM或其它机器学习算法进行训练。但这样维数太多,根本无法计算。我这里用的是ORL人脸数据库,英国剑桥实验室拍摄的,有40位志愿者的人脸,在不同表情不同光照下每位志愿者拍摄10张,共有400张图片,大小为112*92,所以如果把每个像素当做特征拿来训练的话,一张人脸就有10304维特征,这么高维的数据根本无法处理。所以需要先对数据进行降维,去掉一些冗余的特征。

第一步:将ORL人脸图片的地址统一放在一个文件里,等会通过对该文件操作,将图片全部加载进来。

//ofstream一般对文件进行读写操作,ifstream一般对文件进行读操作
ofstream file;
 file.open("path.txt");//新建并打开文件
 char str[50] = {};
 for (int i = 1; i <= 40; i++) {
 for (int j = 1; j <= 10; j++) { 
  sprintf_s(str, "orl_faces/s%d/%d.pgm;%d", i, j, i);//将数字转换成字符
  file << str << endl;//写入
 } 
 }

得到路劲文件如下图所示:

 第二步:读入模型需要输入的数据,即用来训练的图像vector<Mat>images和标签vector<int>labels

string filename = string("path.txt");
 ifstream file(filename);
 if (!file) { 
    printf("could not load file"); 
  }
 vector<Mat>images;
 vector<int>labels;
 char separator = ';';
 string line,path, classlabel;
 while (getline(file,line)) {
 stringstream lines(line);
 getline(lines, path, separator);
 getline(lines, classlabel);
 images.push_back(imread(path, 0));
 labels.push_back(atoi(classlabel.c_str()));//atoi(ASCLL to int)将字符串转换为整数型
 }

第三步:加载、训练、预测模型

Ptr<BasicFaceRecognizer> model = EigenFaceRecognizer::create();
 model->train(images, labels);
 int predictedLabel = model->predict(testSample);
 printf("actual label:%d,predict label :%d\n", testLabel, predictedLabel);

补充:

1、显示平均脸

//计算特征值特征向量及平均值
 Mat vals = model->getEigenValues();//89*1
 printf("%d,%d\n", vals.rows, vals.cols);
 Mat vecs = model->getEigenVectors();//10324*89
 printf("%d,%d\n", vecs.rows, vecs.cols);
 Mat mean = model->getMean();//1*10304
 printf("%d,%d\n", mean.rows, mean.cols);
 
 //显示平均脸
 Mat meanFace = mean.reshape(1, height);//第一个参数为通道数,第二个参数为多少行
 normalize(meanFace, meanFace, 0, 255, NORM_MINMAX, CV_8UC1);
 imshow("Mean Face", meanFace);

2、显示前部分特征脸

//显示特征脸
 for (int i = 0; i<min(10, vals.rows); i++) {
 Mat feature_vec = vecs.col(i).clone();
 Mat feature_face= feature_vec.reshape(1, height); 
 normalize(feature_face, feature_face, 0, 255, NORM_MINMAX, CV_8UC1); 
 Mat colorface;
 applyColorMap(feature_face, colorface, COLORMAP_BONE);
 
 sprintf_s(win_title, "eigenface%d", i);
 imshow(win_title, colorface);
 }

3、对第一张人脸在特征向量空间进行人脸重建(分别基于前10,20,30,40,50,60个特征向量进行人脸重建)

//重建人脸
 for (int i = min(10, vals.rows); i <min(61, vals.rows); i+=10) {
 Mat vecs_space = Mat(vecs, Range::all(), Range(0, i));
 Mat projection = LDA::subspaceProject(vecs_space, mean, images[0].reshape(1, 1));//投影到子空间
 Mat reconstruction = LDA::subspaceReconstruct(vecs_space, mean, projection);//重建
 Mat result = reconstruction.reshape(1, height);
 normalize(result, result, 0, 255, NORM_MINMAX, CV_8UC1);
 //char wintitle[40] = {};
 sprintf_s(win_title, "recon face %d", i);
 imshow(win_title, result);
 }

完整代码如下:

#include<opencv2\opencv.hpp>
#include<opencv2\face.hpp>
using namespace cv;
using namespace face;
using namespace std;
char win_title[40] = {};
 
int main(int arc, char** argv) { 
 namedWindow("input",CV_WINDOW_AUTOSIZE);
 
 //读入模型需要输入的数据,用来训练的图像vector<Mat>images和标签vector<int>labels
 string filename = string("path.txt");
 ifstream file(filename);
 if (!file) { printf("could not load file"); }
 vector<Mat>images;
 vector<int>labels;
 char separator = ';';
 string line,path, classlabel;
 while (getline(file,line)) {
 stringstream lines(line);
 getline(lines, path, separator);
 getline(lines, classlabel);
 //printf("%d\n", atoi(classlabel.c_str()));
 images.push_back(imread(path, 0));
 labels.push_back(atoi(classlabel.c_str()));//atoi(ASCLL to int)将字符串转换为整数型
 }
 int height = images[0].rows;
 int width = images[0].cols;
 printf("height:%d,width:%d\n", height, width);
 //将最后一个样本作为测试样本
 Mat testSample = images[images.size() - 1];
 int testLabel = labels[labels.size() - 1];
 //删除列表末尾的元素
 images.pop_back();
 labels.pop_back();
 
 //加载,训练,预测
 Ptr<BasicFaceRecognizer> model = EigenFaceRecognizer::create();
 model->train(images, labels);
 int predictedLabel = model->predict(testSample);
 printf("actual label:%d,predict label :%d\n", testLabel, predictedLabel);
 
 //计算特征值特征向量及平均值
 Mat vals = model->getEigenValues();//89*1
 printf("%d,%d\n", vals.rows, vals.cols);
 Mat vecs = model->getEigenVectors();//10324*89
 printf("%d,%d\n", vecs.rows, vecs.cols);
 Mat mean = model->getMean();//1*10304
 printf("%d,%d\n", mean.rows, mean.cols);
 
 //显示平均脸
 Mat meanFace = mean.reshape(1, height);//第一个参数为通道数,第二个参数为多少行
 normalize(meanFace, meanFace, 0, 255, NORM_MINMAX, CV_8UC1);
 imshow("Mean Face", meanFace);
 
 //显示特征脸
 for (int i = 0; i<min(10, vals.rows); i++) {
 Mat feature_vec = vecs.col(i).clone();
 Mat feature_face= feature_vec.reshape(1, height); 
 normalize(feature_face, feature_face, 0, 255, NORM_MINMAX, CV_8UC1); 
 Mat colorface;
 applyColorMap(feature_face, colorface, COLORMAP_BONE);
 
 sprintf_s(win_title, "eigenface%d", i);
 imshow(win_title, colorface);
 }
 
 //重建人脸
 for (int i = min(10, vals.rows); i <min(61, vals.rows); i+=10) {
 Mat vecs_space = Mat(vecs, Range::all(), Range(0, i));
 Mat projection = LDA::subspaceProject(vecs_space, mean, images[0].reshape(1, 1));
 Mat reconstruction = LDA::subspaceReconstruct(vecs_space, mean, projection);
 Mat result = reconstruction.reshape(1, height);
 normalize(result, result, 0, 255, NORM_MINMAX, CV_8UC1);
 //char wintitle[40] = {};
 sprintf_s(win_title, "recon face %d", i);
 imshow(win_title, result);
 }
 
 waitKey(0);
 return 0;
}

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

更多精彩内容其他人还在看

C++中四种对象生存期和作用域以及static的用法总结分析

以下是对C++中四种对象生存期和作用域以及static的用法进行了详细的介绍,需要的朋友可以过来参考下
收藏 0 赞 0 分享

C++嵌套类与局部类详细解析

从作用域的角度看,嵌套类被隐藏在外围类之中,该类名只能在外围类中使用。如果在外围类之外的作用域使用该类名时,需要加名字限定
收藏 0 赞 0 分享

C++空类详解

以下是对C++中的空类进行了详细的介绍,需要的朋友可以过来参考下
收藏 0 赞 0 分享

C++之友元:友元函数和友元类详解

友元是一种允许非类成员函数访问类的非公有成员的一种机制。可以把一个函数指定为类的友元,也可以把整个类指定为另一个类的友元
收藏 0 赞 0 分享

C++中返回指向函数的指针示例

int (*ff(int)) (int *,int);表示:ff(int)是一个函数,带有一个int型的形参,该函数返回int (*) (int *,int),它是一个指向函数的指针,所指向的函数返回int型并带有两个分别是Int*和int型的形参
收藏 0 赞 0 分享

C数据结构之单链表详细示例分析

以下是对C语言中的单链表进行了详细的分析介绍,需要的朋友可以过来参考下
收藏 0 赞 0 分享

C数据结构之双链表详细示例分析

以下是对c语言中的双链表进行了详细的分析介绍,需要的朋友可以过来参考下
收藏 0 赞 0 分享

浅析如何在c语言中调用Linux脚本

如何在c语言中调用Linux脚本呢?下面小编就为大家详细的介绍一下吧!需要的朋友可以过来参考下
收藏 0 赞 0 分享

深入解析unsigned int 和 int

以下是对unsigned int和int进行了详细的分析介绍,需要的朋友可以过来参考下
收藏 0 赞 0 分享

浅谈C++中的string 类型占几个字节

本篇文章小编并不是为大家讲解string类型的用法,而是讲解我个人比较好奇的问题,就是string 类型占几个字节
收藏 0 赞 0 分享
查看更多