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前言
级联分类器的效果并不是很好，准确度相对深度学习较低，上一章节使用了dnn中的tensorflow，本章使用yolov3模型，识别出具体的分类。
Demo
320x320，置信度0.6
608x608，置信度0.6（.cfg里面是608）
yolov3模型下载
- coco.names：模型具体的分类信息。
https://github.com/pjreddie/darknet/blob/master/data/coco.names - yolov3.weights：权重文件
https://pjreddie.com/media/files/yolov3.weights - yolov3.cfg：配置文件
https://github.com/pjreddie/darknet/blob/master/cfg/yolov3.cfg
以上若是下载不下来，提供其他下载地址，因为github非常慢。
CSDN：https://download.csdn.net/download/qq21497936/12995972
QQ群：1047134658（点击“文件”搜索“yolov3”，群内与博文同步更新）
OpenCV深度识别基本流程
opencv3.4.x支持了各种模型。
支持的模型
opencv3.4.x支持一下深度学习的模型：
- caffe：.caffemodel
官网：http://caffe.berkeleyvision.org
- tensorflow：.pb
官网：https://www.tensorflow.org
- torch：.t7 | .net
官网：http://torch.ch
- darknet：.weights
官网：https://pjreddie.com/darknet
- DLDT：.bin
官网：https://software.intel.com/openvino-toolkit
操作步骤：yolov3
不同深度学习框架产生的模型，在操作上和数据输出上有一些区别。梳理下opencv使用tensorflow训练好的模型的使用步骤。
步骤一：读取分类文件
模型文件对应了不同的分类文件，分类文件是以行为标识，所在的行数（0开始），就是最终识别出的分类号的第几个分类。
std::string classesFile = "E:/qtProject/openCVDemo/dnnData/" \
"yolov3/coco.names";
// 读入分类名称，存入缓存
std::ifstream ifs(classesFile);
std::vector<std::string> classes;
std::string classLine;
while(std::getline(ifs, classLine))
{
classes.push_back(classLine);
}
步骤二：加载模型和配置文件，建立神经网络。
根据不同的模型，使用cv::dnn::readNetFromXXX系列函数进行读取，opencv3.4.x系列支持的dnn模型（支持模型往上看）。
yolov3模型如下：
std::string modelWeights = "E:/qtProject/openCVDemo/dnnData/" \
"yolov3/yolov3.weights";
std::string modelCfg = "E:/qtProject/openCVDemo/dnnData/" \
"yolov3/yolov3.cfg";
// 加载yolov3模型
cv::dnn::Net net = cv::dnn::readNetFromDarknet(modelCfg, modelWeights);
if(net.empty())
{
qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << "net is empty!!!";
return;
}
步骤三：将要预测的图片加入到神经网络中
加入之后，需要识别图片，那么需要把图片输入到神经网络当中去，使用yolov3模型特别注意，要先进行归一化，然后变成指定大小的图片，如下：
// 读取图片识别
mat = cv::imread("E:/testFile/15.jpg");
if(!mat.data)
{
qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << "Failed to read image!!!";
return;
}
// cv::dnn::blobFromImage(mat, blob);
// 必须要设置，否则会跑飞
cv::dnn::blobFromImage(mat,
blob,
1.0f/255,
cv::Size(320, 320),
cv::Scalar(0, 0, 0),
true,
false);
net.setInput(blob);
宽度高度增加可以提升检测的准确度，最好是根据cfg文件进行修改，本Demo是320x320，实际.cfg文件中的是608x608，并且经过测试，这个是识别效果最好的像素，大于608则会跑飞。
步骤四：分类预测，获取识别的结果
输入之后，就进行识别，识别是向前预测（分类预测），并且拿到结果，对于yolov3模型，规定了有3个输出层，所以需要先获取3个输出层，然后预测的时候就需要指定预测这3个输出层，否则会跑飞。
// 获取输出的层
std::vector<cv::String> outPutNames;
std::vector<int> outLayers = net.getUnconnectedOutLayers();
for(int index = 0; index < outLayers.size(); index++)
{
outPutNames.push_back(layerNames[outLayers[index] - 1]);
qDebug() << __FILE__ << __LINE__
<< QString(layerNames[outLayers[index] - 1].c_str());
}
// 推理预测：可以输入预测的图层名称
std::vector<cv::Mat> probs;
net.forward(probs, outPutNames);
对于预测的结果，存于std::vectorcv::Mat类型的probs，每一个元素指定为cv::Mat类型的prob，每一行代表一个检测到的分类，具体列信息如下表：
（注意：具体的使用，请参照“步骤五”）
步骤五：对达到置信度的可以通过输出的mat进行分类和框选
关键的输出结果步骤，不同的识别有区别，yolov3如下图：
// 置信度预制，大于执行度的将其使用rect框出来
for(int index = 0; index < probs.size(); index++)
{
for (int row = 0; row < probs[index].rows; row++)
{
// 获取probs中一个元素里面匹配对的所有对象中得分最高的
cv::Mat scores = probs[index].row(row).colRange(5, probs[index].cols);
cv::Point classIdPoint;
double confidence;
// Get the value and location of the maximum score
cv::minMaxLoc(scores, 0, &confidence, 0, &classIdPoint);
if(confidence > 0.6)
{
qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << confidence << classIdPoint.x;
int centerX = (int)(probs.at(index).at<float>(row, 0) * mat.cols);
int centerY = (int)(probs.at(index).at<float>(row, 1) * mat.rows);
int width = (int)(probs.at(index).at<float>(row, 2) * mat.cols);
int height = (int)(probs.at(index).at<float>(row, 3) * mat.rows);
int left = centerX - width / 2;
int top = centerY - height / 2;
cv::Rect objectRect(left, top, width, height);
cv::rectangle(mat, objectRect, cv::Scalar(255, 0, 0), 2);
cv::String label = cv::format("%s:%.4f",
classes[classIdPoint.x].data(),
confidence);
cv::putText(mat,
label,
cv::Point(left, top - 10),
cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX,
0.4,
cv::Scalar(0, 0, 255));
qDebug() << __FILE__ << __LINE__
<< centerX << centerY << width << height;
}
}
}
函数原型
读取yolov3模型与配置文件函数原型
Net readNetFromDarknet(const String &cfgFile,
const String &darknetModel = String());
从文件中读取。
- 参数一：带有网络体系结构文本描述的.cfg文件的路径；
- 参数二：已学习网络的.weights文件的路径；
读取图片（需要识别的）函数原型
void blobFromImage(InputArray image,
OutputArray blob,
double scalefactor=1.0,
const Size& size = Size(),
const Scalar& mean = Scalar(),
bool swapRB=false,
bool crop=false,
int ddepth=CV_32F);.
从图像创建区域。可选择从中心调整和裁剪图像。
- 参数一：图像输入图像（1、3或4通道）；
- 参数二：输出的图像空间；
- 参数三：图像值的缩放因子乘数；
- 参数四：大小输出图像的空间大小；
- 参数五：从通道中减去平均值的平均标量。价值是有意的，如果image有BGR顺序，swapRB为真，则按（mean-R，mean-G，mean-B）顺序排列；
- 参数六：swapRB标志，指示交换第一个和最后一个通道，在三通道图像是必要的；
- 参数七：裁剪标志，指示调整大小后是否裁剪图像；
- 参数八：输出blob的深度，选择CV_32F或CV_8U；
设置神经网络输入函数原型
void cv::dnn::Net::setInput(InputArray blob,
const String& name = "",
double scalefactor = 1.0,
const Scalar& mean = Scalar());
设置网络的新输入值。
- 参数一：一个新的blob。应具有CV_32F或CV_8U深度。
- 参数二：输入层的名称。
- 参数三：可选的标准化刻度。
- 参数四：可选的平均减去值。
返回所有层的名称（按照本身的索引循序排列）
std::vector<String> getLayerNames() const;
返回具有未连接输出的层的索引。
std::vector<int> getUnconnectedOutLayers() const;
深度检测识别（向前预测）函数原型
void cv::dnn::Net::Mat forward(const String& outputName = String());
向前预测，返回指定层的第一个输出的blob，一般是返回最后一层，可使用cv::Net::getLayarNames()获取所有的层名称。
- 参数一：outputName需要获取输出的层的名称
Demo
void OpenCVManager::testYoloV3()
{
std::string classesFile = "E:/qtProject/openCVDemo/dnnData/" \
"yolov3/coco.names";
std::string modelWeights = "E:/qtProject/openCVDemo/dnnData/" \
"yolov3/yolov3.weights";
std::string modelCfg = "E:/qtProject/openCVDemo/dnnData/" \
"yolov3/yolov3.cfg";
// 读入分类名称，存入缓存
std::ifstream ifs(classesFile);
std::vector<std::string> classes;
std::string classLine;
while(std::getline(ifs, classLine))
{
classes.push_back(classLine);
}
// 加载yolov3模型
cv::dnn::Net net = cv::dnn::readNetFromDarknet(modelCfg, modelWeights);
if(net.empty())
{
qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << "net is empty!!!";
return;
}
cv::Mat mat;
cv::Mat blob;
// 获得所有层的名称和索引
std::vector<cv::String> layerNames = net.getLayerNames();
int lastLayerId = net.getLayerId(layerNames[layerNames.size() - 1]);
cv::Ptr<cv::dnn::Layer> lastLayer = net.getLayer(cv::dnn::DictValue(lastLayerId));
qDebug() << __FILE__ << __LINE__
<< QString(lastLayer->type.c_str())
<< QString(lastLayer->getDefaultName().c_str())
<< QString(layerNames[layerNames.size()-1].c_str());
// 获取输出的层
std::vector<cv::String> outPutNames;
std::vector<int> outLayers = net.getUnconnectedOutLayers();
for(int index = 0; index < outLayers.size(); index++)
{
outPutNames.push_back(layerNames[outLayers[index] - 1]);
qDebug() << __FILE__ << __LINE__
<< QString(layerNames[outLayers[index] - 1].c_str());
}
while(true)
{
// 读取图片识别
mat = cv::imread("E:/testFile/15.jpg");
if(!mat.data)
{
qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << "Failed to read image!!!";
return;
}
// cv::dnn::blobFromImage(mat, blob);
// 必须要设置，否则会跑飞
cv::dnn::blobFromImage(mat,
blob,
1.0f/255,
cv::Size(320, 320),
cv::Scalar(0, 0, 0),
true,
false);
net.setInput(blob);
// 推理预测：可以输入预测的图层名称
std::vector<cv::Mat> probs;
net.forward(probs, outPutNames);
// 显示识别花费的时间
std::vector<double> layersTimes;
double freq = cv::getTickFrequency() / 1000;
double t = net.getPerfProfile(layersTimes) / freq;
std::string label = cv::format("Inference time: %.2f ms", t);
cv::putText(mat,
label,
cv::Point(0, 15),
cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX,
0.5,
cv::Scalar(255, 0, 0));
// 置信度预制，大于执行度的将其使用rect框出来
for(int index = 0; index < probs.size(); index++)
{
for (int row = 0; row < probs[index].rows; row++)
{
// 获取probs中一个元素里面匹配对的所有对象中得分最高的
cv::Mat scores = probs[index].row(row).colRange(5, probs[index].cols);
cv::Point classIdPoint;
double confidence;
// Get the value and location of the maximum score
cv::minMaxLoc(scores, 0, &confidence, 0, &classIdPoint);
if(confidence > 0.6)
{
qDebug() << __FILE__ << __LINE__ << confidence << classIdPoint.x;
int centerX = (int)(probs.at(index).at<float>(row, 0) * mat.cols);
int centerY = (int)(probs.at(index).at<float>(row, 1) * mat.rows);
int width = (int)(probs.at(index).at<float>(row, 2) * mat.cols);
int height = (int)(probs.at(index).at<float>(row, 3) * mat.rows);
int left = centerX - width / 2;
int top = centerY - height / 2;
cv::Rect objectRect(left, top, width, height);
cv::rectangle(mat, objectRect, cv::Scalar(255, 0, 0), 2);
cv::String label = cv::format("%s:%.4f",
classes[classIdPoint.x].data(),
confidence);
cv::putText(mat,
label,
cv::Point(left, top - 10),
cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX,
0.4,
cv::Scalar(0, 0, 255));
qDebug() << __FILE__ << __LINE__
<< centerX << centerY << width << height;
}
}
}
cv::imshow(_windowTitle.toStdString(), mat);
cv::waitKey(0);
}
}
对应工程模板v1.65.0
openCVDemo_v1.65.0_基础模板_yolov3分类检测.rar。
入坑
入坑一：加载模型时候错误
错误
原因
模型文件加载错误。
解决
检查文件是否存在，路径是否正确，模型文件是否能对应上。
入坑二：输入blob时错误
错误
原因
预测的时候未输入参数，需要输入参数（注意：tensorflow未输入没有问题）。
解决
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