使用python-cv2實現Harr+Adaboost人臉識別的示例
Haar特徵
哈爾特徵使用檢測視窗中指定位置的相鄰矩形,計算每一個矩形的畫素和並取其差值。然後用這些差值來對影象的子區域進行分類。
haar特徵模板有以下幾種:
以第一個haar特徵模板為例
計算方式
1.特徵 = 白色 - 黑色(用白色區域的畫素之和減去黑色區域的象徵之和)
2.特徵 = 整個區域 * 權重 + 黑色 * 權重
使用haar模板處理影象
從影象的起點開始,利用haar模板從左往右遍歷,從上往下遍歷,並設定步長,同時考慮影象大小和模板大小的資訊
假如我們現在有一個 1080 * 720
大小的影象,10*10
的haar模板,並且步長為2,那麼我我們所需要的的計算量為: (1080 / 2 * 720 / 2) * 100 * 模板數量 * 縮放 約等於50-100億,計算量太大。
積分圖
使用積分圖可大量減少運算時間,實際上就是運用了字首和的原理
Adaboost分類器
Adaboost是一種迭代演算法,其核心思想是針對同一個訓練集訓練不同的分類器(弱分類器),然後把這些弱分類器集合起來,構成一個更強的最終分類器(強分類器)。
演算法流程
該演算法其實是一個簡單的弱分類演算法提升過程,這個過程通過不斷的訓練,可以提高對資料的分類能力。整個過程如下所示:
1. 先通過對N個訓練樣本的學習得到第一個弱分類器;
2. 將分錯的樣本和其他的新資料一起構成一個新的N個的訓練樣本,通過對這個樣本的學習得到第二個弱分類器 ;
3. 將1和2都分錯了的樣本加上其他的新樣本構成另一個新的N個的訓練樣本,通過對這個樣本的學習得到第三個弱分類器;
我們需要從官網下載倆個Adaboost分類器檔案,分別是人臉和眼睛的分類器:
下載地址:https://github.com/opencv/opencv/tree/master/data/haarcascades
程式碼實現
實現人臉識別的基本步驟:
1.載入檔案和圖片
2.進行灰度處理
3.得到haar特徵
4.檢測人臉
5.進行標記
我們使用cv2.CascadeClassifier()
來載入我們下載好的分類器。
然後我們使用detectMultiScale()
方法來得到識別結果
import cv2 import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 1.載入檔案和圖片 2.進行灰度處理 3.得到haar特徵 4.檢測人臉 5.標記 face_xml = cv2.CascadeClassifier('haarcascade_frontalface_default.xml') eye_xml = cv2.CascadeClassifier('haarcascade_eye.xml') img = cv2.imread('img.png') cv2.imshow('img',img) gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY) # 1.灰色影象 2.縮放係數 3.目標大小 faces = face_xml.detectMultiScale(gray,1.3,5) print('face = ',len(faces)) print(faces) #繪製人臉,為人臉畫方框 for (x,y,w,h) in faces: cv2.rectangle(img,(x,y),(x + w,y + h),(255,0),2) roi_face = gray[y:y+h,x:x+w] roi_color = img[y:y+h,x:x+w] eyes = eye_xml.detectMultiScale(roi_face) print('eyes = ',len(eyes)) for (ex,ey,ew,eh) in eyes: cv2.rectangle(roi_color,(ex,ey),(ex + ew,ey + eh),(0,255,2) cv2.imshow('dat',img) cv2.waitKey(0)
face = 1 [[133 82 94 94]] eyes = 2
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