Matlab与.NET混合编程解决人脸识别问题

原文:【原创】Matlab与.NET混合编程解决人脸识别问题

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【原创】开源.NET下的XML数据库介绍及入门  http://www.cnblogs.com/asxinyu/archive/2013/03/25/2980086.html  

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【原创】开源Word读写组件DocX介绍与入门[资料已发送]  http://www.cnblogs.com/asxinyu/archive/2013/02/22/2921861.html  

【原创】C#开源轻量级对象数据库NDatabase介绍【资料已发送】  http://www.cnblogs.com/asxinyu/archive/2013/02/20/2918066.html 

关键词：混合编程,Matlab编程，Matlab混编，C#调用Matlab,Matlab与C#混编

1.前言

Matlab的强大计算引擎和工具箱，让很多人垂涎欲滴，Mathworks也对其他语言的支持越来越好，对.NET平台的支持也越来越强大。3年前偶然接触Matlab与C#混合编程，期间断断续续完成了很多不同类型问题的处理，并完成了几个小项目，积累了不少经验，现在已经很熟练的能够解决Matlab和C#的混编问题。鉴于很多大学毕业生或者研究生接触混编，有很大难处，也有很多人经常来问很基础的问题，所以2012年年底录制了国内第一套比较完成的Matlab与,NET的混合编程入门视频教程，即将在ILoveMatlab论坛发布。最近完成了一个Matlab和C#混合编程解决“人脸识别”的案例，再次分享一下经验。

2.Matlab.NET混合编程概述

这方面就不仔细阐述了，主要是利用Matlab的Deploytool工具将m函数编译为.NET程序集，然后在C#中调用的过程。然后程序可以在安装MCR的机器上运行，这个过程如果懂Matalb和C#的人，看看Matlab NE Builder工具箱的帮助入门文档，也很容易的可以搞定，只不过是英文的，要花点时间和耐心。下面简单说一下Matlab和.NET混合编程的步骤和注意要点：

1.只有Matlab的Function才能被混编调用，也就是一定要是M函数才行；

2.Matlab和Ｃ#混编的项目，客户机或者服务器需要安装对应版本的MCR，才能运行。

3.有一些工具箱函数不能被混编，暂时不支持，少数，官方也在努力使得越来越多的工具箱支持混编，详细的可以混编的工具箱可以在这里查看。

4.2点经常人提起的：神经网络工具箱可以train,不能Test，符号工具箱也不能混编，所以如果想用C#和Matlab解决上述2类问题的人，提前罢手。

5.Matlab和C#混编的基本步骤，这里只是混合编程的方法之一，也是基本方法.

1) 编写M函数，并首先在Matlab中测试是正确可以调用的。注意命名规范，注释规范；

2) 使用命令打开 deploytool工具，设置项目名称，选择类型：.NET Assembly，然后新建一个类，并添加编写好的M函数

3) 编译，生成dll,并在C#项目中添加引用（还需要引用对应版本的MWArray），利用对象浏览器查看生成dll的方法结构，并根据Matlab和C#的类型转换规则，进行数据转换即可。

3.混合编程解决人脸识别

人脸识别是图像处理里面比较常见和经典的问题之一吧。现在研究也很成熟了，本文的人脸识别的Matlab源程序也是一个开源的人脸识别例子。经过分析和改进，进行了重构，最后再进行混编。原始的人脸识别程序，主要有下面几个部分：

1.人脸检测：这个过程主要是对输入的人脸图像进行肤色判断椭圆类聚判断，把符合人脸特征的矩形标记出来，截取人脸。

2.人脸数据库训练：这是整个问题的核心，人脸特征的训练直接关系到识别的准确率。主要过程是将目标的人脸数据库进行训练，得到一个最好的分类系数和特征值，作为人脸识别的参数和比较目标。

3.人脸识别：将目标图像进行人脸特征提取，并进行傅立叶变换，利用遗传算法提取特征值，然后与特征库里面的人脸特征进行距离计算，得到结果。

原始的项目程序都是Matlab程序，很多不规范的地方，不完全是M函数，参数定义也不规范，我接受后，对整个Matlab项目程序进行了重构，功能更加清晰，函数定义更加合理，然后混编后，在C#中调用也方便多了。看看主要界面和核心代码：

另外，在C#中由于需要存储人脸数据库以及人脸特征，特意选择了一个.NET开发的XML数据库，详细使用可以参考我的这篇博客：开源.NET下的XML数据库介绍及入门  http://www.cnblogs.com/asxinyu/archive/2013/03/25/2980086.html  ，这个还是很方便的。只不过的后期发现了一个Bug，主要是这个XML数据库内部默认采用了“当前目录”找出的，当前目录和程序启动目录是有区别的，因为当前目录是根据软件使用过程，可能会有变化的。后来把源程序找出来，调试修复了这个错误。我把修复后的版本源代码发出来，大家有需要的下载使用吧。主要是在构造函数里面加了一个程序启动路径，说来也奇怪，Win7下是好的，XP就有这个问题。当然修复后都没这个问题了。看看C#混合编程调用Matlab生成程序集的核心代码：

上面是混编项目的结构，下面是人脸识别中c#中的核心代码，调用Matlab生成的程序集进行识别。

就这么多吧。混编真的很强大，对做科研的朋友来说，真是一大福音啊。但这对开发的基础要求也很高，否则遇到很多奇怪的错误，还是要靠经验去解决，并不是一次都能够完全学会Matlab混编的。