OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤

环境:python3.7  OpenCV3.4.3.18

工具:

opencv_annotation.exe

opencv_createsamples.exe

opencv_traincascade.exe

环境和工具下载安装

OpenCV库在cmd下终端命令
 pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple opencv-contrib-python==3.4.3.18
包括了OpenCV主要模块以及OpenCV贡献库
工具在GitHub上下载
https://github.com/opencv/opencv/releases?after=3.4.3

安装OpenCV后在以下目录

OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第1张图片

一、准备阶段

 文件模板

OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第2张图片

 positive_images放置正样本图片、negative_image放置负样本图片、xml为训练好的分类器文件

样本收集

正样本:我们想要正确分类出的类别所对应的样本,例如,我们要对一张图片进行分类,以确定其是否属于菠萝,那么在训练的时候,菠萝的图片则为正样本。

负样本:不是我们想要的分类对应的样本,就是除了菠萝的图片

样本数据越多检测效果越好,正样本的特征越明显越好,负样本背景越复杂越好。

1、去www.kaggle.com下载想要的数据集或者使用scrapy+selenium批量爬取图片

2、自己拍摄想要检测物体的图片

二、预处理

图像的注水处理:通过自动对图像的旋转、平移、缩放从而增加样本数量

比如:通过旋转

"path是图片路径,执行后,会在同一目录下生成11张依次旋转30度的图片"
def spin(path):   
    retval=cv2.imread(path)
    he,we=retval.shape[:2]
    for x in range(1,12):
        M=cv2.getRotationMatrix2D(center=(we/2,he/2),angle=x*30,scale=1)
        M=cv2.warpAffine(retval,M,(we,he))
        new_path=path[:-3]+'-spin'+str(x)+'.jpg'
        #print(new_path)
        cv2.imwrite(new_path,M)

 调节亮度:

"path是图片路径,执行后会在同一目录下生成五张亮度依次递增的图片"
def light(path):
    retval=cv2.imread(path)
    img_hsv = cv2.cvtColor(retval, cv2.COLOR_BGR2HSV)
    darker_hsv = img_hsv.copy()
    for y in range(1,6):
        darker_hsv[:, :, 2] = darker_hsv2[:, :, 2]+2*y
        darker_img = cv2.cvtColor(darker_hsv, cv2.COLOR_HSV2BGR)
        new_path=path[:-3]+'-light+'+str(x)+'ipg'
        cv2.imwrite(new_path, darker_img)

图像大小统一处理(40*40):

批量重命名文件夹中的图片文件

import os
from PIL import Image


class BatchRename():
    def __init__(self):
        self.path = r'.\positive_images'
 
    def rename(self):
        filelist = os.listdir(self.path)
        total_num = len(filelist)
        i = 0
        for item in filelist:
            if item.endswith('.jpg'):
                src = os.path.join(os.path.abspath(self.path), item)
                print(src)
                dst = os.path.join(os.path.abspath(self.path), str(i) + '.jpg')
                try:
                    os.rename(src, dst)
                    print ('converting %s to %s ...' % (src, dst))
                    i = i + 1
                except :
                    continue
        print ('total %d to rename & converted %d jpgs' % (total_num, i))
 
if __name__ == '__main__':
    demo = BatchRename()
    demo.rename()
    pass

执行后 

OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第3张图片

批量修改图片尺寸

from PIL import Image
import os.path
import glob

def convertjpg(jpgfile,outdir,width=40,height=40):
    img=Image.open(jpgfile)
    try:
        new_img=img.resize((width,height),Image.BILINEAR)   
        new_img.save(os.path.join(outdir,os.path.basename(jpgfile)))
    except Exception as e:
        print(e)
for jpgfile in glob.glob(r".\positive_images\*.jpg"):
    #像素修改后存入images文件
    convertjpg(jpgfile,r".\positive_images")

三、生成样本描述文件

生成正样本描述文件可以利用标注工具opencv_annotation.exe

opencv_annotation.exe的使用,在当前目录cmd下输入opencv_annotation.exe可以看到是使用说明

OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第4张图片

 比如:opencv_annotation.exe -a=生成的pos.txt路径 -i=正样本文件夹路径

 OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第5张图片

用鼠标左键标记进行矩形框选想要识别的物体 

 英文下,’c'是确认框选,'d'删除所选的框,'n'是下一张,'esc'是停止。

如果图片中只有一个物体,可直接生成描述文件(尽量自己用opencv_annotation标注,效果更好)

file_dir=os.getcwd()
print(file_dir)
file_dir=r'.\positive_images'
L=[]
i=0
with open(r".\pos.txt","w+") as f:
    for root, dirs, files in os.walk(file_dir):
        for file in files:  
            if os.path.splitext(file)[1] == '.jpg':
                L.append(os.path.join(root, file))
                f.write(L[i]+' 1'+' 0'+' 0'+' 40'+' 40'+'\n')
                i+=1

生成pos.txt 

OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第6张图片

生成负样本描述文件(不用进行标注)

file_dir=r'.\negative_image'
L=[]
i=0
with open(r".\neg.txt","w+") as f:
    for root, dirs, files in os.walk(file_dir):  
        for file in files:  
            if os.path.splitext(file)[1] == '.jpg':  
                L.append(os.path.join(root, file))
                f.write(L[i]+'\n')
                i+=1
print("ok")

生成neg.txt

OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第7张图片

四、 合成样本vec文件

这里只需要合成正样本vec文件,负样本不需要,这里使用opencv_createsamples.exe

opencv_createsamples.exe的使用,在当前目录cmd下输入opencv_createsamples.exe可以看到是使用说明

OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第8张图片

 比如opencv_createsamples.exe -vec pos.vec  -info pos.txt -num 50 -w 40 -h 40

-vec  参数代表.vec文件的存储位置;

-info  代表生成的annotation的位置;

-num  生成的正样本的数目

-w 窗口的宽度;-h 窗口的高度;

 结束之后在当前目录下生成pos.vec文件

五、训练模型

训练模型使用opencv_traincascade.exe

opencv_traincascade.exe的使用,在当前目录cmd下输入opencv_traincascade.exe可以看到是使用说明

OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第9张图片 比如:opencv_traincascade.exe -data xml -vec pos.vec -bg neg.txt -numPos 10 -numNeg 2000 -numStages 15 -w 40 -h 40 -minHitRate 0.999 -maxFalseAlarmRate 0.5 -mode ALL

-data:指定保存训练结果的文件夹;

-vec:指定正样本集;

-bg:指定负样本的描述文件夹;

-numPos:指定每一级参与训练的正样本的数目(要小于正样本总数);

-numNeg:指定每一级参与训练的负样本的数目(可以大于负样本图片的总数);

-numStage:训练的级数;

-w:正样本的宽;-h:正样本的高;(必须与opencv_createsample中使用的-w和-h值一致)

-minHitRate:每一级需要达到的命中率(一般取值0.95-0.995);

-maxFalseAlarmRate:每一级所允许的最大误检率;

-mode:使用Haar-like特征时使用,可选BASIC、CORE或者ALL;(ALL使用垂直和45度角旋转特征。)

(这个截图是训练好模型后,再次运行opencv_traincascade.exe的结果)

OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第10张图片

 训练好分类器的文件在xml文件夹下OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第11张图片

六、测试模型

import numpy as np
import cv2

#加载级联器
pineapple_cascade = cv2.CascadeClassifier(r'xml\cascade.xml')

#检测
def detect(image):
    #将图像转变为灰度图像
    gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    #调用级联器
    pineapples = face_cascade.detectMultiScale(gray,
                                         scaleFactor=1.15,
                                         minNeighbors=5,
                                         minSize=(10, 10))
    print(pineapples)
    print("发现{0}个菠萝!".format(len(pineapples)))
    #绘制出菠萝区域
    for (x, y, w, h) in pineapples:
        cv2.circle(image, (int((x + x + w) / 2), int((y + y + h) / 2)),
                   int(w / 2), (0, 255, 0), 2)
    return image

retval=cv2.imread(r'test.jpg')
image=detect(retval)
cv2.imwrite('detect.jpg',image)

 运行后生成检测后的图片detect.jpg(这里只是个展示,样本少,效果不是很好)

OpenCV训练自己的物体检测分类器步骤_第12张图片 

 以上只是一个简单的训练步骤展示,供参考学习使用

 

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