Opencv EigenFace人脸识别算法详解

所属分类: 软件编程 / C 语言 阅读数: 130
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

用标准c++实现string与各种类型之间的转换

这个类在头文件中定义, < sstream>库定义了三种类:istringstream、ostringstream和stringstream,分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作。另外,每个类都有一个对应的宽字符集版本
收藏 0 赞 0 分享

C++如何通过ostringstream实现任意类型转string

再使用整型转string的时候感觉有点棘手,因为itoa不是标准C里面的,而且即便是有itoa,其他类型转string不是很方便。后来去网上找了一下,发现有一个好方法
收藏 0 赞 0 分享

C/C++指针小结

要搞清一个指针需要搞清指针的四方面的内容:指针的类型,指针所指向的类型,指针的值或者叫指针所指向的内存区,还有指针本身所占据的内存区
收藏 0 赞 0 分享

C++ 类的静态成员深入解析

在C++中类的静态成员变量和静态成员函数是个容易出错的地方,本文先通过几个例子来总结静态成员变量和成员函数使用规则,再给出一个实例来加深印象
收藏 0 赞 0 分享

C++类的静态成员初始化详细讲解

通常静态数据成员在类声明中声明,在包含类方法的文件中初始化.初始化时使用作用域操作符来指出静态成员所属的类.但如果静态成员是整型或是枚举型const,则可以在类声明中初始化
收藏 0 赞 0 分享

C++类静态成员与类静态成员函数详解

静态成员不可在类体内进行赋值,因为它是被所有该类的对象所共享的。你在一个对象里给它赋值,其他对象里的该成员也会发生变化。为了避免混乱,所以不可在类体内进行赋值
收藏 0 赞 0 分享

C++中的friend友元函数详细解析

友元可以是一个函数,该函数被称为友元函数;友元也可以是一个类,该类被称为友元类。友元函数的特点是能够访问类中的私有成员的非成员函数。友元函数从语法上看,它与普通函数一样,即在定义上和调用上与普通函数一样
收藏 0 赞 0 分享

static全局变量与普通的全局变量的区别详细解析

以下是对static全局变量与普通的全局变量的区别进行了详细的分析介绍,需要的朋友可以过来参考下,希望对大家有所帮助
收藏 0 赞 0 分享

C++ explicit关键字的应用方法详细讲解

C++ explicit关键字用来修饰类的构造函数,表明该构造函数是显式的,既然有"显式"那么必然就有"隐式",那么什么是显示而什么又是隐式的呢?下面就让我们一起来看看这方面的知识吧
收藏 0 赞 0 分享

教你5分钟轻松搞定内存字节对齐

随便google一下,人家就可以跟你解释的,一大堆的道理,我们没怎么多时间,讨论为何要对齐.直入主题,怎么判断内存对齐规则,sizeof的结果怎么来的,请牢记以下3条原则
收藏 0 赞 0 分享
查看更多