对opencv MeanShift 融合矩形框的改进
OPENCV 中的代码改进。当然要依据自己的实际情况来,OPENCV 中行人检測有两种矩形框的融合算法。这里仅仅对meanshift 方法做改进
假设有更好的方法。希望能够跟我讲下。
对于去除重合部分。我也写了改进,看懂了能够加到自己程序中。
为什么要做局部MeanShift?
图1.全局MeanShift
如图所看到的:两幅图像距离较近且有多个矩形框。全局MeanShift融合后可能会造成这样的结果
而假设用局部融合就能避免这样的情况。
- /*----------------------------------分数判定:begin--------------------------------------------------*/
- //////////////将感兴趣区域归一化后计算HOG特征--begin////////////////////
- cvSetImageROI(imageOrigin,r);
- IplImage *test=cvCreateImage(cvGetSize(imageOrigin),8,3);
- cvCopyImage(imageOrigin,test);
- cvResetImageROI(imageOrigin);
- IplImage* testTempImg=cvCreateImage(cvSize(40,40),8,3);
- cvZero(testTempImg);
- cvResize(test,testTempImg);
- hog->compute(testTempImg, descriptors,Size(1,1), Size(0,0)); //Hog特征计算
- Mat another(descriptors);
- descriptors.clear();
- ////////////将感兴趣区域归一化后计算HOG特征--end///////////////
- double ret = 0;
- ret = ssvm.get_calc_liner(vec_count,var_count,a,another,results,alpha,0)-rho; //计算SVM分数
- ////////////////////////////
- cvReleaseImage(&test);
- cvReleaseImage(&testTempImg);
- ////////////////////////////
- if(ret <0)
- {
- continue; //去掉SVM 分值小于0的图像
- }
- rc_.push_back(rcc);
- weights.push_back(ret);
- double rate = max(rcc.width*1.0/40,rcc.height*1.0/40);
- //选取长宽最大值,作为尺度,考虑还不够周到,这里改变。Meanshift 所有都要改
- //这里还能够改进
- foundScales.push_back(rate);
- /*----------------------------------分数判定:end--------------------------------------------------*/
- //////////上述应该是一个循环,增加多个点//////////////
- /////////////////////////融合过程-begin////////////////////////////
- //vector<Rect> rc_;//矩形框
- // vector<double> weights;//权重,score
- // vector<double> foundScales;//放缩尺度
- groupRectangles_meanshift1(rc_, weights, foundScales, 0.3, Size(40,40)); //框出来的矩形框进行融合
- //groupRectangles_meanshift1该函数在最后定义//
- ///////////////////////融合过程-end///////////////////////////
- //////////////////重合去重第一步:计算融合后的分值//////////////////
- for( i = 0; i < rc_.size(); i++ )
- {
- //增加矩形框
- Rect r = rc_[i];
- found_filtered.push_back(r);
- }
- vector<float> found_score(found_filtered.size()); //矩形框的分数
- for( i = 0; i < found_filtered.size(); i++ )
- {
- Rect r = found_filtered[i];
- //////////////////////////////////
- cvSetImageROI(imageOrigin,r);
- IplImage *test=cvCreateImage(cvGetSize(imageOrigin),8,3);
- cvCopyImage(imageOrigin,test);
- cvResetImageROI(imageOrigin);
- IplImage* testTempImg=cvCreateImage(cvSize(40,40),8,3);
- cvZero(testTempImg);
- cvResize(test,testTempImg);
- hog->compute(testTempImg, descriptors,Size(1,1), Size(0,0)); //Hog特征计算
- Mat another(descriptors);
- descriptors.clear();
- double ret = 0;
- ret= ssvm.get_calc_liner(vec_count,var_count,a,another,results,alpha,0)-rho;
- cvReleaseImage(&test);
- cvReleaseImage(&testTempImg);
- found_score[i]=ret;
- ////////////////////////////
- }
- ////////重合去重第二步:矩形框内的部分。取分值最大的/////
- //////////////////////found_filtered为融合后的矩形框//////////////////////////
- for( i = 0; i < found_filtered.size(); i++ )
- {
- //进行了重合去除,选取附近分值最大矩形框
- Rect r = found_filtered[i];
- for( j = 0; j < rc_.size(); j++ )
- if( j != i && (r & found_filtered[j]).area() == r.area())
- {//这里是将重叠的部分,分值小的矩形框的权重设为-1,为了取最大值
- if(found_score[i]>found_score[j])
- {
- found_score[j]=-1;
- break;
- }
- else
- {
- found_score[i]=-1;
- break;
- }
- }
- }
- ////////重合去重第三步:重叠部分。取分值最大的/////
- //////////////////////////////////////////////////////////////////
- for( i = 0; i < found_filtered.size(); i++ )
- {
- //进行了重合去除
- Rect r = found_filtered[i];
- for( j = 0; j < rc_.size(); j++ )
- //判定重合是否大于相较面积的70%(这个比例有待測试)
- //判定都为上一步过滤后的结果,可能存在部分相较。但不包括的情况
- if( j != i && (r & found_filtered[j]).area() >= r.area()*0.7 &&found_score[j]!=-1&&found_score[i]!=-1)
- {//这里是将重叠的部分,分值小的矩形框的权重设为-1
- if(found_score[i]>found_score[j])
- {
- found_score[j]=-1;
- break;
- }
- else
- {
- found_score[i]=-1;
- break;
- }
- }
- }
- for(int i=0;i<found_filtered.size();i++)
- {
- if (found_score[i]==-1)//将分值等于-1的过滤掉
- {
- continue;
- }
- Rect r = found_filtered[i];
- r.x -= cvRound(r.width*0.05);
- r.width = cvRound(r.width*1.05);
- r.y -= cvRound(r.height*0.05);
- r.height = cvRound(r.height*1.05);
- rectangle(img_dst, r.tl(), r.br(), cv::Scalar(0,255,0), 2); //在图像上画矩形框
- }
- /*-----------------------MeanShift做局部的(源程序是对全局)------------------------*/
- //meanshift 融合
- class MeanshiftGrouping
- {
- public:
- // MeanshiftGrouping msGrouping(smothing, hits,rectList, hitWeights, 1e-5, 100);//得到
- ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
- // msGrouping.getModes(resultHits, resultWeights, 1);
- //////////////////////////////////////////////////////////////////////
- MeanshiftGrouping(const Point3d& densKer, const vector<Point3d>& posV,const vector<Rect>&list,
- const vector<double>& wV, double eps, int maxIter = 20)
- {
- densityKernel = densKer;
- weightsV = wV;
- positionsV = posV;
- positionsCount = (int)posV.size();
- meanshiftV.resize(positionsCount);
- distanceV.resize(positionsCount);
- iterMax = maxIter;
- modeEps = eps;
- for (unsigned i = 0; i<positionsV.size(); i++)
- {
- meanshiftV[i] = getNewValue(positionsV[i],list[i],list);//positionV 仅仅有中点坐标没有长宽。
- distanceV[i] = moveToMode(meanshiftV[i],list[i],list);//做最大为iterMax次循环//均值漂移后的值
- meanshiftV[i] -= positionsV[i];//这一步后面没用到
- }
- }
- void getModes(vector<Point3d>& modesV, vector<double>& resWeightsV, const double eps)
- {
- for (size_t i=0; i <distanceV.size(); i++)
- {
- bool is_found = false;
- for(size_t j=0; j<modesV.size(); j++)
- {
- if ( getDistance(distanceV[i], modesV[j]) < eps)//欧式距离小于阈值
- {
- is_found=true;
- break;
- }
- }
- if (!is_found)
- {
- modesV.push_back(distanceV[i]);//增加距离较大的点,也就是说两个点距离较大。不是同一个矩形框
- }
- }
- resWeightsV.resize(modesV.size());
- for (size_t i=0; i<modesV.size(); i++)
- {
- resWeightsV[i] = getResultWeight(modesV[i]);//得到点的权值
- }
- }
- protected:
- vector<Point3d> positionsV;
- vector<double> weightsV;
- Point3d densityKernel;
- int positionsCount;
- vector<Point3d> meanshiftV;
- vector<Point3d> distanceV;
- int iterMax;
- double modeEps;
- Point3d getNewValue(const Point3d& inPt ,const Rect inR ,const vector<Rect>list) const
- {//inPt 输入三维坐标 、inR 为输入的矩形 list为所有矩形
- Point3d resPoint(.0);
- Point3d ratPoint(.0);
- int value=20;//仅仅考虑矩形框四个角差值小于20的点。这个能够自己设定
- for (size_t i=0; i<positionsV.size(); i++)
- {
- Point3d aPt= positionsV[i];
- // double rate = exp(aPt.z);
- if(inR.x -list[i].x>value||inR.y -list[i].y>value||inR.width -list[i].width>value||inR.height -list[i].height>value)
- continue;//局部推断,假设不是同一个矩形附近,将排除附近矩形的影响
- Point3d bPt = inPt;
- Point3d sPt = densityKernel;//核
- ////////////////////////////////////////
- sPt.x *= exp(aPt.z);//Z为尺度
- sPt.y *= exp(aPt.z);
- aPt.x /= sPt.x;
- aPt.y /= sPt.y;
- aPt.z /= sPt.z;
- bPt.x /= sPt.x;
- bPt.y /= sPt.y;
- bPt.z /= sPt.z;
- ///映射到相应尺度的图片的坐标/////////sPt为scale//反归一化
- ////////////////////////////////////////////
- double w = (weightsV[i])*std::exp(-((aPt-bPt).dot(aPt-bPt))/2)/std::sqrt(sPt.dot(Point3d(1,1,1)));
- //又一次计算的权重,原权重weightsV[i]为线性SVM的得分
- resPoint += w*aPt;//依据中心点的距离加相应的权值,距离越近,权值越大
- ratPoint.x += w/sPt.x;//这边除以权重值,使得放缩后的图像权重变小
- ratPoint.y += w/sPt.y;
- ratPoint.z += w/sPt.z;
- }
- resPoint.x /= ratPoint.x;
- resPoint.y /= ratPoint.y;
- resPoint.z /= ratPoint.z;
- return resPoint;//返回被周围点影响后的值
- }
- double getResultWeight(const Point3d& inPt) const
- {
- double sumW=0;//终于返回的值
- int num=0;
- size_t aa=positionsV.size();//位置点的个数
- int len = int(aa);//位置点的个数
- for (size_t i=0; i<aa; i++)
- {
- Point3d aPt = positionsV[i];
- Point3d sPt = densityKernel;
- sPt.x *= exp(aPt.z);
- sPt.y *= exp(aPt.z);
- aPt -= inPt;//讲个坐标之差
- aPt.x /= sPt.x;
- aPt.y /= sPt.y;
- aPt.z /= sPt.z;
- /*-----------------这块还能够优化,策略的考虑,权重的选取--begin-----------------*/
- if(aa>10)//考虑假设aa的数量过小时
- {
- double mm = aPt.dot(aPt);
- if(aPt.dot(aPt)<=0.5)//两个点的欧式距离
- {
- if(weightsV[i]>0.6)//weightsV[i] 为svm的权值
- {
- sumW+=0.35;
- }
- else if(weightsV[i]>0.3)
- {
- sumW+=0.3;
- }
- continue;
- }
- //////////////////////////原始///////////
- sumW+=(weightsV[i])*std::exp(-(aPt.dot(aPt))/2)/std::sqrt(sPt.dot(Point3d(1,1,1)));
- /////////////////////////////////////////
- }
- else
- {
- //sumW+=weightsV[i];
- sumW+=(weightsV[i])*std::exp(-(aPt.dot(aPt))/2)*2.8;
- }
- /*---------待优化部分-----------------*/
- /*------这块还能够优化。策略的考虑,权重的选取--end------*/
- return sumW;//计算最后的权值
- }
- Point3d moveToMode(Point3d aPt ,Rect inR, const vector<Rect>list) const
- {//均值漂移后的位置
- Point3d bPt;
- for (int i = 0; i<iterMax; i++)
- {
- bPt = aPt;
- aPt = getNewValue(bPt,inR,list);
- if ( getDistance(aPt, bPt) <= modeEps )//小于阈值时返回,说明达到稳定状态
- {
- break;
- }
- }
- return aPt;//返回稳定状态的值
- }
- double getDistance(Point3d p1, Point3d p2) const
- {//计算欧式距离
- Point3d ns = densityKernel;
- ns.x *= exp(p2.z);
- ns.y *= exp(p2.z);
- p2 -= p1;
- p2.x /= ns.x;
- p2.y /= ns.y;
- p2.z /= ns.z;
- return p2.dot(p2);
- }
- };
- void groupRectangles_meanshift2(vector<Rect>& rectList, double detectThreshold, vector<double>* foundWeights,
- vector<double>& scales, Size winDetSize)
- //被groupRectangles_meanshift1调用
- {
- int detectionCount = (int)rectList.size();//矩形的个数
- vector<Point3d> hits(detectionCount), resultHits;
- vector<double> hitWeights(detectionCount), resultWeights;
- Point2d hitCenter;
- for (int i=0; i < detectionCount; i++)
- {
- hitWeights[i] = (*foundWeights)[i];
- hitCenter = (rectList[i].tl() + rectList[i].br())*(0.5); //center of rectangles
- hits[i] = Point3d(hitCenter.x, hitCenter.y, std::log(scales[i]));//中心坐标x、y、log(scale)
- }
- if (foundWeights)
- foundWeights->clear();
- double logZ = std::log(1.3);
- Point3d smothing(8, 16, logZ);
- MeanshiftGrouping msGrouping(smothing, hits,rectList, hitWeights, 1e-5, 100);//得到
- ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
- msGrouping.getModes(resultHits, resultWeights, 1);
- //////////////////////////////////////////////////////////////////////
- rectList.clear();
- for (unsigned i=0; i < resultHits.size(); ++i)
- {
- double scale = exp(resultHits[i].z);//还原尺度
- hitCenter.x = resultHits[i].x;//中心坐标
- hitCenter.y = resultHits[i].y;
- Size s( int(winDetSize.width*scale), int(winDetSize.height*scale) );//还原窗的大小
- Rect resultRect( int(hitCenter.x-s.width/2), int(hitCenter.y-s.height/2),
- int(s.width), int(s.height) );//还原窗的位置
- if (resultWeights[i] > detectThreshold)//detectThreshold 大于阈值的权重值输出
- {//返回矩形框 和 权值
- rectList.push_back(resultRect);
- foundWeights->push_back(resultWeights[i]);
- }
- }
- }
- void groupRectangles_meanshift1(vector<Rect>& rectList, vector<double>& foundWeights,
- vector<double>& foundScales, double detectThreshold, Size winDetSize)
- {
- groupRectangles_meanshift2(rectList, detectThreshold, &foundWeights, foundScales, winDetSize);
- //rectList矩形列表, detectThreshold阈值, foundWeights得分, foundScales尺度, winDetSize窗体大小
- }
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