训练自己的OpenCV Haar-Adaboost分类器

今天药忘吃喽~ 2023-07-03 13:28 18阅读 0赞

前言：

OpenCV中有两个函数可以训练分类器opencv\_haartraining.exe和opencv\_traincascade.exe，前者只能训练haar特征，后者可以用HAAR、LBP和HOG特征训练分类器。这两个函数都可以在opencv的相应文件夹下找到，opencv\_haartraining.exe训练的adaboost级联分类器有很多了，本文主要讲opencv\_haartraining.exe训练的LBP和HOG特征的分类器。

训练的过程包过四步：首先是样本的准备、其次是对样本进行处理、再次生成样本描述文件、最后一步是训练分类器。

一、样本的准备

以行人训练为例，首先正样本是各种各样的行人的照片，负样本就是非人照片。样本个数最好在上千个，个数太少训练出来的分类器不能准确的检测行人，网上对正负样本的个数比例不尽相同，有的说3:1有的说7:3,具体的还是要自己去实验，我用的正样本有2000个负样本1200个。把正负样本分别放在不同的文件夹下，可以命名为pos、neg。同时也要把opencv自带的训练函数和正负样本一起放到一个文件夹下，例如放盘的boost文件夹下。如图这样就准备好了正负样本了。

![70][]

ps：对正负样本的几点说明：

正负样本都要转化成灰度图，而且对于正样本用haar特征训练是规格化成20\*20或其他大小，最好不要太大，过多的haar特征会影响分类器的训练时间；对于LBP特征正样本要规格化为24\*24大小，而对于HOG要规格化成64\*64. 负样本对尺寸没有统一要求，在训练对应的分类器时，选择的负样本尺寸一定要大于等于正样本规定的尺寸。

a，正样本就是人的图片就行了，尽量包含少的背景。

b，负样本有两点要求：1）不能包含正样本且尽可能多的提供场景的背景图；2）负样本尽可能的多，而且要多样化，和正样本有一定的差距但是差别也不要太大，否则容易在第一级就全部被分类器reject，训练时不能显示负样本的个数，从而导致卡死。

二、对样本进行处理

以下的处理过程都是在命令行下进行的，在计算机【开始】里面输入“cmd”就可以进入命令行了。。。。。。

然后进入你刚才新建的包含以上样本的文件夹下  首先进入E盘 直接输入E：就可以了，其次输入“cd boost”就可以进入刚才的文件夹下。输入“CD..”可以返回上一程。

输入dir /b >pos.txt 可以在pos文件夹下生成正样本描述文件，文件是txt文件，包含的内容是正样本中图片的对应序号和格式。把其中的格式jpg改成jpg 1 0 0 24 24。如下所示：

![Center][]

![Center 1][]

把最后一行的pos.txt删除就可以了。对于负样本，以上生成方式一样，不需要对txt文件的图片格式进行修改，只需要删除最后一行的neg.txt即可。这样正负样本就处理好了。。。

三、生成样本描述文件

对正负样本进行以上预处理之后，就可以创建正样本vec文件了。

命令行进入opencv\_createsamples.exe文件夹下，依次输入：opencv\_createsamples.exe -info pos\\pos.txt -vec pos.vec -bg neg\\neg.txt -num 2000 -w 24 -h 24 回车之后文件夹下就会出现pos.vec文件。如下：

![Center 2][]

以上参数的含义如下：  
－vec <vec\_file\_name>：训练好的正样本的输出文件名。  
－img<image\_file\_name>：源目标图片（例如：一个公司图标）  
－bg<background\_file\_name>：背景描述文件。  
－num<number\_of\_samples>：要产生的正样本的数量，和正样本图片数目相同。  
－bgcolor<background\_color>：背景色（假定当前图片为灰度图）。背景色制定了透明色。对于压缩图片，颜色方差量由bgthresh参数来指定。则在bgcolor－bgthresh 和bgcolor＋bgthresh 中间的像素被认为是透明的。  
－bgthresh<background\_color\_threshold>

－inv：如果指定，颜色会反色  
－randinv：如果指定，颜色会任意反色  
－maxidev<max\_intensity\_deviation>：背景色最大的偏离度。  
－maxangel<max\_x\_rotation\_angle>，  
－maxangle<max\_y\_rotation\_angle>，  
－maxzangle<max\_x\_rotation\_angle>：最大旋转角度，以弧度为单位。  
－show：如果指定，每个样本会被显示出来，按下"esc"会关闭这一开关，即不显示样本图片，而创建过程  
继续。这是个有用的debug 选项。  
－w<sample\_width>：输出样本的宽度（以像素为单位）  
－h<sample\_height>：输出样本的高度（以像素为单位）

只需要对正样本进行以上操作，负样本不需要生成vec文件。。。

四、训练分类器

在以上准备工作都做好的情况下，就可以进行训练分类器了。

在cmd命令行下输入：opencv\_traincascade.exe -data xml -vec pos.vec -bg neg\\neg.txt -numpos 1800 -numneg 1200 -numstages 20 -featureType LBP -w 24 -h 24。按enter就可以进入训练阶段了。如下：

![Center 3][]

opencv\_traincascade.exe的命令行参数解释如下：

通用参数：

\-data <cascade\_dir\_name>：目录用于保存训练产生的分类器xml文件和中间文件（对于上面的LBP\_classifier），如不存在训练程序会创建它；

\-vec <vec\_file\_name>：由 opencv\_createsamples 程序生成的包含正样本的vec文件名（对应上面的pos\_24\_24.vec）；

\-bg <background\_file\_name>：背景描述文件，也就是包含负样本文件名的那个描述文件（对应上面的neg\\neg.txt）；

\-numPos <number\_of\_positive\_samples>：每级分类器训练时所用的正样本数目（默认值为2000）；  
\-numNeg <number\_of\_negative\_samples>：每级分类器训练时所用的负样本数目，可以大于 -bg 指定的图片数目（默认值为1000）；

\-numStages <number\_of\_stages>：训练的分类器的级数（默认值为20级）；

\-precalcValBufSize <precalculated\_vals\_buffer\_size\_in\_Mb>：缓存大小，用于存储预先计算的特征值(feature values)，单位为MB（默认值为256）；  
\-precalcIdxBufSize <precalculated\_idxs\_buffer\_size\_in\_Mb>：缓存大小，用于存储预先计算的特征索引(feature indices)，单位为MB（默认值为256）；

内存越大，训练时间越短。  
\-baseFormatSave：这个参数仅在使用Haar特征时有效。如果指定这个参数，那么级联分类器将以老的格式存储（默认不指定该参数项，此时其值为false；一旦指定则其值默认为true）；

级联参数：CvCascadeParams类，定义于cascadeclassifier.h  
\-stageType <BOOST(default)>：级别（stage）参数。目前只支持将BOOST分类器作为级联的类型；  
\-featureType<\{HAAR(default), LBP\}>：特征的类型： HAAR - 类Haar特征； LBP - 局部纹理模式特征（默认Harr）；  
\-w <sampleWidth>：训练样本的宽（单位为像素，默认24）；  
\-h <sampleHeight>：训练样本的高（单位为像素，默认24）；  
训练样本的尺寸必须跟训练样本创建（使用 opencv\_createsamples 程序创建）时的尺寸保持一致。

Boosted分类器参数：CvCascadeBoostParams类，定义于boost.h  
\-bt <\{DAB, RAB, LB, GAB(default)\}>：Boosted分类器的类型（DAB - Discrete AdaBoost, RAB - Real AdaBoost, LB - LogitBoost, GAB - Gentle AdaBoost为默认）；  
\-minHitRate <min\_hit\_rate>：分类器的每一级希望得到的最小检测率（默认值为0.995），总的检测率大约为 min\_hit\_rate^number\_of\_stages；  
\-maxFalseAlarmRate <max\_false\_alarm\_rate>：分类器的每一级希望得到的最大误检率（默认值为0.5），总的误检率大约为 max\_false\_alarm\_rate^number\_of\_stages；  
\-weightTrimRate <weight\_trim\_rate>：Specifies whether trimming should be used and its weight，一个还不错的数值是0.95；  
\-maxDepth <max\_depth\_of\_weak\_tree>：弱分类器树最大的深度。一个还不错的数值是1，是二叉树（stumps）；

\-maxWeakCount <max\_weak\_tree\_count>：每一级中的弱分类器的最大数目（默认值为100）。The boosted classifier (stage) will have so many weak trees (<=maxWeakCount), as needed to achieve the given -maxFalseAlarmRate；

其中训练出来的某一级的结果如下：

![Center 4][]

等到分类器训练到你自己设定的级数 就完成了。最后得到的cascad.xml就是我们需要的结果：

![Center 5][]

好了，到这里自己的分类器就训练完成了，下面就可以用得到的xml文件进行检测了。

[70]: https://img-blog.csdn.net/20180424213558332?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTY5NTU2NA==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70
[Center]: https://img-blog.csdn.net/20141022201826740?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvdTAxMzM1NTE5MQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center
[Center 1]: https://img-blog.csdn.net/20141022202742319?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvdTAxMzM1NTE5MQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center
[Center 2]: https://img-blog.csdn.net/20141022215314260?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvdTAxMzM1NTE5MQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center
[Center 3]: https://img-blog.csdn.net/20141022215619437?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvdTAxMzM1NTE5MQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center
[Center 4]: https://img-blog.csdn.net/20141022220250899?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvdTAxMzM1NTE5MQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center
[Center 5]: https://img-blog.csdn.net/20141022220734648?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvdTAxMzM1NTE5MQ==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center