【问题标题】:using OpenCV and SVM with images使用带有图像的 OpenCV 和 SVM
【发布时间】:2013-01-19 15:05:39
【问题描述】:

我在阅读图像、提取训练特征以及使用 SVM 在 OpenCV 中测试新图像时遇到困难。有人可以指点我一个很好的链接吗?我看过OpenCV Introduction to Support Vector Machines。但它对阅读图像没有帮助,我不知道如何合并它。


我的目标是对图像中的像素进行分类。这些像素将属于一条曲线。我理解形成训练矩阵(例如, 图像 A 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5

我会将我的训练矩阵形成为 [3][2]={ {1,1} {1,2} {1,3} {1,4} {1,5} {2,1} 。 .{} }

但是,我对标签有点困惑。根据我的理解,我必须指定训练矩阵中的哪一行(图像)对应,对应于曲线或非曲线。但是,如果有一些像素属于曲线而一些不属于曲线,我该如何标记训练矩阵行(图像)。例如,我的训练矩阵是 [3][2]={ {1,1} {1,2} {1,3} {1,4} {1,5} {2,1} ..{} } ,像素 {1,1} 和 {1,4} 属于曲线,但其余不属于。

【问题讨论】:

标签: c++ opencv svm


【解决方案1】:

我最近不得不处理这个问题,这就是我最终要让 SVM 处理图像的方法。

要在一组图像上训练您的 SVM,首先您必须为 SVM 构建训练矩阵。该矩阵指定如下:矩阵的每一行对应一个图像,该行中的每个元素对应于该类的一个特征——在这种情况下,是某个点的像素颜色。由于您的图像是二维的,因此您需要将它们转换为一维矩阵。每行的长度将是图像的面积(注意图像的大小必须相同)。

假设您想在 5 张不同的图像上训练 SVM,每张图像都是 4x3 像素。首先,您必须初始化训练矩阵。矩阵中的行数为 5,列数为图像的面积,4*3 = 12。

int num_files = 5;
int img_area = 4*3;
Mat training_mat(num_files,img_area,CV_32FC1);

理想情况下,num_filesimg_area 不会被硬编码,而是通过遍历目录并计算图像数量并获取图像的实际区域来获得。

下一步是用来自每个图像的数据“填充”training_mat 的行。以下是此映射如何适用于一行的示例。

我已经对图像矩阵的每个元素进行了编号,并用它在训练矩阵中相应行中的位置进行了编号。例如,如果这是第三张图像,这将是训练矩阵中的第三行。

您必须遍历每个图像并相应地设置输出矩阵中的值。以下是多张图片的示例:

至于如何在代码中执行此操作,您可以使用reshape(),但由于矩阵不连续,我遇到了问题。根据我的经验,我做过这样的事情:

Mat img_mat = imread(imgname,0); // I used 0 for greyscale
int ii = 0; // Current column in training_mat
for (int i = 0; i<img_mat.rows; i++) {
    for (int j = 0; j < img_mat.cols; j++) {
        training_mat.at<float>(file_num,ii++) = img_mat.at<uchar>(i,j);
    }
}

对每个训练图像执行此操作(记得递增 file_num)。在此之后,您应该正确设置训练矩阵以传递给 SVM 函数。其余的步骤应该和网上的例子很相似。

请注意,在执行此操作时,您还必须为每个训练图像设置标签。因此,例如,如果您根据图像对眼睛和非眼睛进行分类,则需要指定训练矩阵中的哪一行对应于眼睛和非眼睛。这被指定为一维矩阵,其中一维矩阵中的每个元素对应于二维矩阵中的每一行。为每个类选择值(例如,非眼睛为 -1,眼睛为 1)并将它们设置在标签矩阵中。

Mat labels(num_files,1,CV_32FC1);

因此,如果这个labels 矩阵中的第 3 个元素为 -1,则表示训练矩阵中的第 3 行属于“非眼睛”类。您可以在评估每个图像的循环中设置这些值。您可以做的一件事是将训练数据分类到每个类的单独目录中,并遍历每个目录中的图像,并根据目录设置标签。

接下来要做的是设置您的 SVM 参数。这些值会因您的项目而异,但基本上您会声明一个CvSVMParams 对象并设置值:

CvSVMParams params;
params.svm_type = CvSVM::C_SVC;
params.kernel_type = CvSVM::POLY;
params.gamma = 3;
// ...etc

网上有几个关于如何设置这些参数的示例,例如您在问题中发布的链接。

接下来,您创建一个CvSVM 对象并根据您的数据对其进行训练!

CvSVM svm;
svm.train(training_mat, labels, Mat(), Mat(), params);

根据您拥有的数据量,这可能需要很长时间。但是,在完成训练后,您可以保存训练后的 SVM,这样您就不必每次都重新训练它。

svm.save("svm_filename"); // saving
svm.load("svm_filename"); // loading

要使用经过训练的 SVM 测试您的图像,只需读取图像,将其转换为一维矩阵,然后将其传递给 svm.predict()

svm.predict(img_mat_1d);

它将根据您设置的标签返回一个值(例如,-1 或 1,基于我上面的眼睛/非眼睛示例)。或者,如果您想一次测试多个图像,您可以创建一个与之前定义的训练矩阵具有相同格式的矩阵,并将其作为参数传递。不过返回值会有所不同。

祝你好运!

【讨论】:

  • @Walfie 如果我们使用不同的图像,比如你提到的int img_area = 4*3;,但如果我们有不同区域的每张图片,我们应该怎么做
  • @Wish_2_fly 矩阵中的每一行都必须具有相同的大小,因此在图像大小不同的情况下,由您的应用程序决定如何处理它。就个人而言,我认为如果图像不适合该尺寸,我会选择一些固定尺寸并对图像进行上采样/下采样。这可以在输入图像本身上完成,也可以在您将它们读入程序以填充矩阵时完成。
  • 谢谢@Walfie,我正在尝试在车辆上训练我的 svm,所以我可以使用您上面描述的相同方法吗?
  • @Walfie +1,在您的回答的帮助下,我编写了代码并链接到这个问题,但是出现运行时错误,当我逐行检查时,我知道我得到了int ii=0 的值始终为零,为什么
  • 虽然这是一个很好的解释,但我不得不提一下,通常您不会对整个图像进行分类,而是对这些图像的特征进行分类。例如:从图像中提取 HOG 并使用它来训练分类器。
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