在opencv3中的机器学习算法
在opencv3.0中,提供了一个ml.cpp的文件,这里面全是机器学习的算法,共提供了这么几种:
1、正态贝叶斯:normal Bayessian classifier 我已在另外一篇博文中介绍过:在opencv3中实现机器学习之:利用正态贝叶斯分类
2、K最近邻:k nearest neighbors classifier
3、支持向量机:support vectors machine 请参考我的另外一篇博客:在opencv3中实现机器学习之:利用svm(支持向量机)分类
4、决策树: decision tree
5、ADA Boost:adaboost
6、梯度提升决策树:gradient boosted trees
7、随机森林:random forest
8、人工神经网络:artificial neural networks
9、EM算法:expectation-maximization
这些算法在任何一本机器学习书本上都可以介绍过,他们大致的分类过程都很相似,主要分为三个环节:
一、收集样本数据sampleData
二、训练分类器mode
三、对测试数据testData进行预测
不同的地方就是在opencv中的参数设定,假设训练数据为trainingDataMat,且已经标注好labelsMat。待测数据为testMat.
1、正态贝叶斯
// 创建贝叶斯分类器
Ptr<NormalBayesClassifier> model=NormalBayesClassifier::create(); // 设置训练数据
Ptr<TrainData> tData =TrainData::create(trainingDataMat, ROW_SAMPLE, labelsMat); //训练分类器
model->train(tData);
//预测数据
float response = model->predict(testMat);
2、K最近邻
Ptr<KNearest> knn = KNearest::create(); //创建knn分类器
knn->setDefaultK(K); //设定k值
knn->setIsClassifier(true);
// 设置训练数据
Ptr<TrainData> tData = TrainData::create(trainingDataMat, ROW_SAMPLE, labelsMat);
knn->train(tData);
float response = knn->predict(testMat);
3、支持向量机
Ptr<SVM> svm = SVM::create(); //创建一个分类器
svm->setType(SVM::C_SVC); //设置svm类型
svm->setKernel(SVM::POLY); //设置核函数;
svm->setDegree(0.5);
svm->setGamma();
svm->setCoef0();
svm->setNu(0.5);
svm->setP();
svm->setTermCriteria(TermCriteria(TermCriteria::MAX_ITER+TermCriteria::EPS, , 0.01));
svm->setC(C);
Ptr<TrainData> tData = TrainData::create(trainingDataMat, ROW_SAMPLE, labelsMat);
svm->train(tData);
float response = svm->predict(testMat);
4、决策树: decision tree
Ptr<DTrees> dtree = DTrees::create(); //创建分类器
dtree->setMaxDepth(); //设置最大深度
dtree->setMinSampleCount();
dtree->setUseSurrogates(false);
dtree->setCVFolds(); //交叉验证
dtree->setUse1SERule(false);
dtree->setTruncatePrunedTree(false);
Ptr<TrainData> tData = TrainData::create(trainingDataMat, ROW_SAMPLE, labelsMat);
dtree->train(tData);
float response = dtree->predict(testMat);
5、ADA Boost:adaboost
Ptr<Boost> boost = Boost::create();
boost->setBoostType(Boost::DISCRETE);
boost->setWeakCount();
boost->setWeightTrimRate(0.95);
boost->setMaxDepth();
boost->setUseSurrogates(false);
boost->setPriors(Mat());
Ptr<TrainData> tData = TrainData::create(trainingDataMat, ROW_SAMPLE, labelsMat);
boost->train(tData);
float response = boost->predict(testMat);
6、梯度提升决策树:gradient boosted trees
此算法在opencv3.0中被注释掉了,原因未知,因此此处提供一个老版本的算法。
GBTrees::Params params( GBTrees::DEVIANCE_LOSS, // loss_function_type
, // weak_count
0.1f, // shrinkage
1.0f, // subsample_portion
, // max_depth
false // use_surrogates )
);
Ptr<TrainData> tData = TrainData::create(trainingDataMat, ROW_SAMPLE, labelsMat);
Ptr<GBTrees> gbtrees = StatModel::train<GBTrees>(tData, params);
float response = gbtrees->predict(testMat);
7、随机森林:random forest
Ptr<RTrees> rtrees = RTrees::create();
rtrees->setMaxDepth();
rtrees->setMinSampleCount();
rtrees->setRegressionAccuracy(.f);
rtrees->setUseSurrogates(false);
rtrees->setMaxCategories();
rtrees->setPriors(Mat());
rtrees->setCalculateVarImportance(false);
rtrees->setActiveVarCount();
rtrees->setTermCriteria(TermCriteria(TermCriteria::MAX_ITER, , ));
Ptr<TrainData> tData = TrainData::create(trainingDataMat, ROW_SAMPLE, labelsMat);
rtrees->train(tData);
float response = rtrees->predict(testMat);
8、人工神经网络:artificial neural networks
Ptr<ANN_MLP> ann = ANN_MLP::create();
ann->setLayerSizes(layer_sizes);
ann->setActivationFunction(ANN_MLP::SIGMOID_SYM, , );
ann->setTermCriteria(TermCriteria(TermCriteria::MAX_ITER+TermCriteria::EPS, , FLT_EPSILON));
ann->setTrainMethod(ANN_MLP::BACKPROP, 0.001);
Ptr<TrainData> tData = TrainData::create(trainingDataMat, ROW_SAMPLE, labelsMat);
ann->train(tData);
float response = ann->predict(testMat);
9、EM算法:expectation-maximization
EM算法与前面的稍微有点不同,它需要创建很多个model,将trainingDataMat分成很多个modelSamples,每个modelSamples训练出一个model
训练核心代码为:
int nmodels = (int)labelsMat.size();
vector<Ptr<EM> > em_models(nmodels);
Mat modelSamples; for( i = ; i < nmodels; i++ )
{
const int componentCount = ; modelSamples.release();
for (j = ; j < labelsMat.rows; j++)
{
if (labelsMat.at<int>(j,)== i)
modelSamples.push_back(trainingDataMat.row(j));
} // learn models
if( !modelSamples.empty() )
{
Ptr<EM> em = EM::create();
em->setClustersNumber(componentCount);
em->setCovarianceMatrixType(EM::COV_MAT_DIAGONAL);
em->trainEM(modelSamples, noArray(), noArray(), noArray());
em_models[i] = em;
}
}
预测:
Mat logLikelihoods(, nmodels, CV_64FC1, Scalar(-DBL_MAX));
for( i = ; i < nmodels; i++ )
{
if( !em_models[i].empty() )
logLikelihoods.at<double>(i) = em_models[i]->predict2(testMat, noArray())[];
}
这么多的机器学习算法,在实际用途中照我的理解其实只需要掌握svm算法就可以了。
ANN算法在opencv中也叫多层感知机,因此在训练的时候,需要分多层。
EM算法需要为每一类创建一个model。
其中一些算法的具体代码练习:在opencv3中的机器学习算法练习:对OCR进行分类
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