Python做一个可解释的人脸识别系统,可解释性是指指出两张人脸中哪些部分比较相似,并给出代码

时间: 2023-05-27 22:03:50 浏览: 61
1. 准备数据 首先,我们需要一些人脸图像数据来训练我们的人脸识别系统。这里,我们将使用Labeled Faces in the Wild (LFW) 数据集。该数据集包含多个人脸图像,可以从Scikit-learn库中下载。 ```python from sklearn.datasets import fetch_lfw_pairs lfw_pairs_train = fetch_lfw_pairs(subset='train') lfw_pairs_test = fetch_lfw_pairs(subset='test') X_train = lfw_pairs_train.data y_train = lfw_pairs_train.target X_test = lfw_pairs_test.data y_test = lfw_pairs_test.target ``` 2. 特征提取 接下来,我们需要从每张人脸图像中提取特征。在这个例子中,我们将使用基于局部二值模式 (Local Binary Patterns, LBP) 的特征提取方法。 ```python import cv2 import numpy as np class LocalBinaryPatterns: def __init__(self, numPoints, radius): # store the number of points and radius self.numPoints = numPoints self.radius = radius def describe(self, image, eps=1e-7): # compute the Local Binary Pattern representation # of the image, and then use the LBP representation # to build the histogram of patterns lbp = cv2.createLBPHFaceRecognizer() lbp.setRadius(self.radius) lbp.setNeighbors(self.numPoints) hist = lbp.compute(image) # normalize the histogram hist = hist.astype("float") hist /= (hist.sum() + eps) # return the histogram of Local Binary Patterns return hist.flatten() # initialize LBP descriptor lbp = LocalBinaryPatterns(numPoints=8, radius=2) # extract features from training and testing data X_train_features = np.array([lbp.describe(cv2.cvtColor(x.reshape(62, 47).astype('uint8'), cv2.COLOR_GRAY2BGR)) for x in X_train]) X_test_features = np.array([lbp.describe(cv2.cvtColor(x.reshape(62, 47).astype('uint8'), cv2.COLOR_GRAY2BGR)) for x in X_test]) ``` 3. 训练模型 接下来,我们使用支持向量机 (Support Vector Machine, SVM) 算法训练我们的人脸识别模型。 ```python from sklearn.svm import SVC # train SVM model svm = SVC(kernel='linear', probability=True) svm.fit(X_train_features, y_train) ``` 4. 测试模型 最后,我们使用测试数据集评估我们的模型的性能。 ```python from sklearn.metrics import accuracy_score # evaluate model performance y_pred = svm.predict(X_test_features) accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred) print("Accuracy:", accuracy) ``` 5. 可解释性 要实现可解释性,我们需要查询模型的预测并找出哪个特征对模型的预测最具有影响。 ```python import matplotlib.pyplot as plt %matplotlib inline # select a random test image idx = np.random.choice(len(X_test)) image = X_test[idx].reshape(62, 47).astype('uint8') # compute the Local Binary Pattern of the image hist = lbp.describe(cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_GRAY2BGR)).reshape(1, -1) # get predicted probabilities for each class probs = svm.predict_proba(hist) # get the index of the predicted class and its label predicted_class_idx = np.argmax(probs) predicted_class_label = lfw_pairs_train.target_names[predicted_class_idx] # get the indices of the top contributing features for the predicted class contributing_feature_indices = np.argsort(svm.coef_[predicted_class_idx])[::-1] # visualize the top contributing features on the image fig, ax = plt.subplots(1) ax.imshow(image, cmap='gray') for i in range(5): feature_index = contributing_feature_indices[i] x, y = lbp.feature_locations[feature_index] rect = plt.Rectangle((y, x), 2, 2, edgecolor='r', facecolor='none') ax.add_patch(rect) plt.title(f"Predicted class: {predicted_class_label}") plt.show() ``` 结果将展示出选择的人脸图像,和对于预测最具有影响的五个特征。

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