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重磅干貨，第一時(shí)間送達(dá)

如果你在使用C ++安裝OpenCV時(shí)遇到任何麻煩，下面這個(gè)視頻，展示了如何輕松安裝它。

https://youtu.be/IzaXRux_FAY

使用openCV的Knn

定義

在人工智能中，更確切地說在機(jī)器學(xué)習(xí)中，k最近鄰方法是一種有監(jiān)督的學(xué)習(xí)方法。

在這個(gè)框架中，我們有一個(gè)由N個(gè)“輸入-輸出”對(duì)組成的訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫(kù)。

為了估計(jì)與新輸入x 相關(guān)聯(lián)的輸出，k最近鄰方法包括根據(jù)要定義的距離（以相同的方式）考慮k個(gè)訓(xùn)練樣本，其輸入最接近新輸入x。

由于此算法基于距離，因此歸一化可以提高其準(zhǔn)確性。

方法

因此，要使用KNN方法進(jìn)行分類，我們必須首先聲明訓(xùn)練樣本，或者可以說輸入數(shù)據(jù)。

在聲明了0和1矩陣之后，我們必須使用函數(shù)“RNG”將它們填充為隨機(jī)值。

現(xiàn)在我們需要將兩個(gè)類連接起來，以便進(jìn)行學(xué)習(xí)。

訓(xùn)練

要進(jìn)行訓(xùn)練，你必須首先使用以下代碼行創(chuàng)建模型：

現(xiàn)在，我們將進(jìn)行遍歷整個(gè)圖像的循環(huán)（我們選擇的平面為500x500像素，以繪制不同類別的區(qū)域，當(dāng)然也將點(diǎn)放置在它們的位置），然后學(xué)習(xí)模型的輸出對(duì)于第一類將為0，對(duì)于第二類將為1。

通過查找（或者可以說通過計(jì)算距離），我們用定義該像素屬于此類的顏色填充圖像的每個(gè)像素，這樣就可以使邊框可視化。

因此，要進(jìn)行訓(xùn)練，你必須首先使用以下代碼行創(chuàng)建模型：

因此，你可以看到我們具有find_nearest函數(shù)，該函數(shù)計(jì)算入口點(diǎn)與其他點(diǎn)之間的距離以查找鄰居，然后該函數(shù)為第一個(gè)類返回0或?yàn)榈诙€(gè)返回1。

最后，我們使用了條件塊if，為每個(gè)類賦予特定的顏色。

因此，通過執(zhí)行這些步驟，我們進(jìn)行了學(xué)習(xí)，找到了兩個(gè)類，并且我們當(dāng)然劃定了邊界，如圖：

現(xiàn)在，如果我們想展示用于學(xué)習(xí)的樣本，我們只需要把每個(gè)要點(diǎn)放在適當(dāng)?shù)奈恢眉纯?，這樣我們就可以了解學(xué)習(xí)是否做得很好。

這是樣本表示后的輸出圖像：

可以看出，這兩個(gè)類的界限是明確的，有一些點(diǎn)沒有很好地分類，但總的來說，學(xué)習(xí)效果不錯(cuò)。

測(cè)試

對(duì)于測(cè)試，我們聲明了一個(gè)200個(gè)元素的矩陣來進(jìn)行測(cè)試，并且在計(jì)算了這些樣本的最近鄰居之后，我們放了一個(gè)小循環(huán)來計(jì)算兩類的分類良好的樣本和分類不良的樣本。

這是測(cè)試樣本的表示：

評(píng)估

現(xiàn)在，我們必須通過查看分類良好和分類較差的樣本來評(píng)估我們的模型。

為了理解我們將要做什么，我將舉一個(gè)小例子。

在我們的例子中，我們有兩個(gè)類，第一個(gè)包含綠色點(diǎn)，另一個(gè)包含紅色點(diǎn)。

為了進(jìn)行評(píng)估，我們必須放置一類好的和一類不好的，因此，在這里我將舉一個(gè)例子：

對(duì)于綠點(diǎn)，我們將說它們代表未生病的人（好的類），紅點(diǎn)代表生病的人（壞的類）。

如果有病的人被歸類為有病的人（帶有紅點(diǎn)），那么在這里我們說他是一個(gè)真陰性（正確分類為真，生病為陰性）。
如果將一個(gè)有病的人歸類為沒有生病的人，那么在這里我們說這是一個(gè)假陰性（錯(cuò)誤分類為假，生病為陰性）。
如果沒有生病的人被歸類為沒有生病的人（帶有綠色），那么在這里我們說這是一個(gè)真陽(yáng)性（對(duì)于分類良好的人來說是真，對(duì)于沒有病的人來說是陽(yáng)性）。
如果未生病的人被歸類為生病的人，那么在這里我們說這是假陽(yáng)性。

因此，從這個(gè)原理開始，我們對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，以便我們可以計(jì)算精度

TP：真陽(yáng)性

TN：真陰性

FP：假陽(yáng)性

FN：假陰性

因此，由于我們知道16個(gè)綠色的錯(cuò)誤分類點(diǎn)和9個(gè)紅色的錯(cuò)誤分類點(diǎn)，并且知道每個(gè)類別的總點(diǎn)數(shù)是200，因此我們可以輕松地填充表格。

現(xiàn)在，使用這些值，我們可以計(jì)算出準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度

召回

特異性

每個(gè)類的錯(cuò)誤

第1類：

第2類：

總誤差

具有OpenCV的SVM

定義

支持向量機(jī)或大邊緣分離器是一組有監(jiān)督的學(xué)習(xí)技術(shù)，旨在解決判別和回歸問題。支持向量機(jī)是線性分類器的推廣。

支持向量機(jī)可用于解決判別問題，即確定樣本屬于哪一類，或回歸問題，即預(yù)測(cè)變量的數(shù)值。解決這兩個(gè)問題需要構(gòu)造一個(gè)函數(shù)h，該函數(shù)與輸入向量x匹配輸出 y: y=h（x）

在我們的例子中，我們將對(duì)包含隨機(jī)點(diǎn)的兩個(gè)類進(jìn)行分類，就像我們對(duì)KNN方法所做的那樣。

方法

在這種方法中，我們將執(zhí)行與KNN中幾乎相同的操作，但是在這里我們必須做不同的部分。

第一個(gè)訓(xùn)練將始終使用具有正態(tài)分布函數(shù)的兩類100個(gè)隨機(jī)元素進(jìn)行訓(xùn)練，然后我們必須生成200個(gè)元素的其他測(cè)試樣本，然后進(jìn)行預(yù)測(cè)。

因?yàn)槿绻覀兪冀K使用訓(xùn)練樣本，那么我們將無法研究生成的模型的性能。

因此，要進(jìn)行學(xué)習(xí)，我們還必須為兩個(gè)類創(chuàng)建兩個(gè)矩陣，然后將它們連接起來并將其放入SVM模型的輸入中。（與我們之前所做的相同）。

要進(jìn)行學(xué)習(xí)，我們必須執(zhí)行以下行：

但是在此之前，我們必須通過執(zhí)行以下操作來初始化模型參數(shù)：（我們使用了RBF核心）

如果我們很好地注意到，當(dāng)我們啟動(dòng)學(xué)習(xí)時(shí)，我們添加了類的向量，因?yàn)槲覀冋f這是監(jiān)督學(xué)習(xí)，這意味著我們必須將類的名稱提供給模型。

邊界顯示

訓(xùn)練后，我們需要像在KNN中所做的那樣對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行表示，這樣我們就可以看到邊界，也可以看到模型是否根據(jù)我們擁有的訓(xùn)練數(shù)據(jù)很好地選擇了邊界。

我們注意到邊界確實(shí)使這兩個(gè)類之間有所不同，有些點(diǎn)很難分類，但基本上，學(xué)習(xí)做得很好。

測(cè)試

現(xiàn)在，我們需要通過聲明其他測(cè)試樣本來測(cè)試模型，并使用預(yù)測(cè)函數(shù)直接在模型中運(yùn)行它們，以預(yù)測(cè)每個(gè)點(diǎn)屬于哪個(gè)類。

為此，我們?yōu)閮蓚€(gè)類聲明了另外兩個(gè)矩陣，每個(gè)矩陣包含200個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。

最后，只需通過執(zhí)行以下行來傳遞級(jí)聯(lián)矩陣（該矩陣包含兩個(gè)類的數(shù)據(jù)）就可以了：

這是測(cè)試結(jié)果：

評(píng)估

準(zhǔn)確度

召回率

特異性

每個(gè)類的錯(cuò)誤

第1類：

第2類：

總誤差

結(jié)論

總而言之，我們可以看到，獲得的評(píng)估值非常令人滿意。因?yàn)檎`差非常小，所以精度很高，這意味著該模型學(xué)習(xí)得很好，如果我們?cè)诖伺渲孟率褂肧VM模型，那么它將在這種類型的應(yīng)用程序中很好地工作。

詞袋

介紹

在我們了解了如何將支持向量機(jī)用于一個(gè)基本案例之后，我們將嘗試在圖像上應(yīng)用支持向量機(jī)模型來進(jìn)行分類。

為此，我們有一個(gè)4個(gè)類的數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)類都有隔離的圖像。

但這里的問題是，一個(gè)圖像包含幾個(gè)特征，因此如果我們想使用圖像，那么它將是一個(gè)具有大量值的輸入矩陣，這將使學(xué)習(xí)過程非常緩慢，甚至無法確定它們是否是正確的特征。

這就是為什么我們需要找到一種方法，幫助我們從圖像中提取必要的信息，我們將學(xué)習(xí)這些信息。因?yàn)槿绻覀儾贿@樣做，那么輸入向量將是整個(gè)圖像。

所以這里的想法是從圖像中找到只包含圖像重要信息的描述符，所以這里或者我們將使用BOW（bag of words）和SURF的方法。

SURF方法用于提取圖像的興趣點(diǎn)，它可以是輪廓、圓……因?yàn)槿绻覀冎惶崛D像的興趣點(diǎn)，那么輸入向量將很大程度上非常小，并且只包含必要的內(nèi)容，這樣學(xué)習(xí)將非?？?。

創(chuàng)建字典

在進(jìn)行學(xué)習(xí)之前，我們說過必須先找到興趣點(diǎn)，然后將它們放在單個(gè)矩陣中，所以此矩陣稱為字典，然后從該字典中對(duì)興趣點(diǎn)最多的圖像進(jìn)行分類分組。

為了提取點(diǎn)，我們將使用可完成此工作的openCV函數(shù)。我們決定為每個(gè)類拍攝10張圖像進(jìn)行訓(xùn)練，因此即使字典也必須包含10張圖像的信息，因此這是我們用來提取興趣點(diǎn)的代碼行：

因此，這些代碼行將提取這些點(diǎn)并將其放入描述符中，最后，我們將此描述符放入保存的字典中，并在學(xué)習(xí)部分中使用它。

訓(xùn)練

提取興趣點(diǎn)并填充字典后，我們需要找到包含我們所有學(xué)習(xí)圖像之間共有興趣點(diǎn)的圖。

我們將使用以下代碼行來進(jìn)行學(xué)習(xí)，并使用此圖：

對(duì)于模型的參數(shù)，我們使用與點(diǎn)相同的參數(shù)，也使用RBF內(nèi)核。

因此，在訓(xùn)練完成之后，我們必須保存模型，以便稍后在測(cè)試部分中使用它。

測(cè)試

現(xiàn)在我們必須使用openCV的預(yù)測(cè)功能來測(cè)試模型，但是在執(zhí)行此操作之前，我們必須知道對(duì)于測(cè)試來說是一樣的，我們不會(huì)將整個(gè)圖像都放入模型的輸入中，而是相反，我們必須在此處應(yīng)用相同的SURF算法來提取該圖像的興趣點(diǎn)，并獲得將要在預(yù)測(cè)輸入中獲得的此描述符。

因此，對(duì)于測(cè)試，我選擇了每個(gè)類別的15張圖像，以便我們可以簡(jiǎn)單地構(gòu)建混淆矩陣。

在將我解釋的方法應(yīng)用于所有測(cè)試圖像后，我得到了以下混淆矩陣：

該矩陣表示：

在有關(guān)手風(fēng)琴對(duì)象的15張測(cè)試圖像中，有5張分類錯(cuò)誤的圖像和10張分類正確的圖像。
對(duì)于“飛機(jī)”：分類良好的11張圖像，分類不良的4張。
對(duì)于“錨”：5張圖像分類良好，10張圖像分類不良。
對(duì)于“螞蟻”：8張分類良好的圖像和7張分類不良的圖像。

我們注意到，對(duì)于“手風(fēng)琴”，“飛機(jī)”和“螞蟻”，該模型比“錨”模型更為敏感，因?yàn)樗雌饋砗芟耧w機(jī)，因此飛機(jī)和錨點(diǎn)的興趣點(diǎn)非常接近這意味著很難在測(cè)試級(jí)別上區(qū)分這兩個(gè)對(duì)象

評(píng)估

為了進(jìn)行評(píng)估，我們將計(jì)算每個(gè)類的誤差和全局誤差。盡管如此，我們可以注意到該模型的性能較差。

在計(jì)算了局部誤差之后，我們可以看到它并不是真正有效，這是由于以下幾個(gè)因素造成的：

數(shù)據(jù)的類型非常接近，這使得4個(gè)類的關(guān)注點(diǎn)的提取變得非常接近。
訓(xùn)練數(shù)據(jù)，我們每班僅使用10張圖像，而有必要放置更多圖像，以便該模型在許多圖像上學(xué)習(xí)更多。
而且在測(cè)試級(jí)別上，我們僅對(duì)15張圖像進(jìn)行了測(cè)試，也許如果我們?cè)黾訙y(cè)試數(shù)據(jù)，則誤差會(huì)有所降低。

結(jié)論

將SVM與SURF一起使用是一種很好的方法，因?yàn)樗苊饬藢W(xué)習(xí)圖像的所有像素，并且使模型更加準(zhǔn)確，并包含了對(duì)圖像進(jìn)行分類所必需的功能。

但在這種情況下，僅僅有一個(gè)好的模型是不夠的，這就給出了一個(gè)好的分類——也許描述符的選擇做得不好。這是我們?cè)跊]有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的情況下制定機(jī)器學(xué)習(xí)算法時(shí)將會(huì)遇到的問題之一，這意味著我們必須自己選擇特征（我說自己是因?yàn)槲覀儽仨毞胖猛獠克惴▉硖崛√卣鳎?，但使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所有這些工作將自動(dòng)完成，并且特征的提取將在學(xué)習(xí)過程中由網(wǎng)絡(luò)完成。

不幸的是，由于缺乏數(shù)據(jù)，我們無法對(duì)案件進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理。因?yàn)槲艺J(rèn)為即使在這種情況下的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也無法提供更準(zhǔn)確的結(jié)果。

你可以在此鏈接中找到代碼

https://github.com/amine0110/opencv-for-machine-learning-using-cpp

     
      下載1：OpenCV-Contrib擴(kuò)展模塊中文版教程
      

     
     
      在「小白學(xué)視覺」公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)：擴(kuò)展模塊中文教程，即可下載全網(wǎng)第一份OpenCV擴(kuò)展模塊教程中文版，涵蓋擴(kuò)展模塊安裝、SFM算法、立體視覺、目標(biāo)跟蹤、生物視覺、超分辨率處理等二十多章內(nèi)容。
     
     
      

     
     
      下載2：Python視覺實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目52講
     
     
      在「小白學(xué)視覺」公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)：Python視覺實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目，即可下載包括圖像分割、口罩檢測(cè)、車道線檢測(cè)、車輛計(jì)數(shù)、添加眼線、車牌識(shí)別、字符識(shí)別、情緒檢測(cè)、文本內(nèi)容提取、面部識(shí)別等31個(gè)視覺實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目，助力快速學(xué)校計(jì)算機(jī)視覺。
     
     
      

     
     
      下載3：OpenCV實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目20講
     
     
      在「小白學(xué)視覺」公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)：OpenCV實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目20講，即可下載含有20個(gè)基于OpenCV實(shí)現(xiàn)20個(gè)實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)OpenCV學(xué)習(xí)進(jìn)階。
     
     
      

     
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C++版OpenCV里的機(jī)器學(xué)習(xí)

使用openCV的Knn

具有OpenCV的SVM

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