基于MATLAB的HOG+SVM目标检测案例举例,包含完整的代码及代码讲解

时间: 2024-03-05 12:48:01 浏览: 161
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结合HOG和SVM的目标检测方法1

好的,我会为您提供一个基于MATLAB的HOG+SVM目标检测案例,包含完整的代码及代码讲解。 首先,让我们来看一下HOG+SVM目标检测的基本流程: 1. 收集和准备训练数据集,包括目标和非目标数据集。 2. 提取HOG特征,将训练数据集转换为HOG特征向量。 3. 使用SVM分类器来训练模型,以分辨目标和非目标。 4. 在测试图像上运行滑动窗口进行目标检测,将每个窗口的HOG特征向量输入到SVM分类器中,以确定窗口是否包含对象。 5. 对于每个被分类为目标的窗口,使用非极大抑制来抑制重叠的窗口,以得到最终的目标检测结果。 接下来,我们将按照上述流程编写代码,并讲解每个步骤的细节。 1. 收集和准备训练数据集 首先,我们需要准备包含目标和非目标数据集的文件夹。在这个案例中,我们使用了INRIA行人数据集,其中包含了正面和负面的图像样本。我们需要将这些图像分别放在两个文件夹中,并将它们的路径保存到.mat文件中。具体代码如下: ```matlab pos_folder = 'INRIAPerson/train_64x128_H96/pos'; neg_folder = 'INRIAPerson/train_64x128_H96/neg'; pos_img_files = dir(fullfile(pos_folder, '*.png')); neg_img_files = dir(fullfile(neg_folder, '*.png')); pos_img_paths = fullfile(pos_folder, {pos_img_files.name}'); neg_img_paths = fullfile(neg_folder, {neg_img_files.name}'); save('img_paths.mat', 'pos_img_paths', 'neg_img_paths'); ``` 2. 提取HOG特征 接下来,我们需要使用MATLAB内置的HOG函数来提取图像的HOG特征。对于每个图像,我们将其转换为灰度图像,并将其缩放为统一的大小。然后,我们使用HOG函数来提取特征向量,并将其保存到.mat文件中。具体代码如下: ```matlab % HOG parameters cell_size = 8; block_size = 2; num_bins = 9; % Load image paths load('img_paths.mat'); % Extract HOG features for positive samples pos_features = cell(numel(pos_img_paths), 1); for i = 1:numel(pos_img_paths) img = imread(pos_img_paths{i}); img_gray = rgb2gray(img); img_resized = imresize(img_gray, [128 64]); pos_features{i} = extractHOGFeatures(img_resized, 'CellSize', [cell_size cell_size],... 'BlockSize', [block_size block_size], 'NumBins', num_bins); end % Extract HOG features for negative samples neg_features = cell(numel(neg_img_paths), 1); for i = 1:numel(neg_img_paths) img = imread(neg_img_paths{i}); img_gray = rgb2gray(img); img_resized = imresize(img_gray, [128 64]); neg_features{i} = extractHOGFeatures(img_resized, 'CellSize', [cell_size cell_size],... 'BlockSize', [block_size block_size], 'NumBins', num_bins); end % Save features to file save('features.mat', 'pos_features', 'neg_features'); ``` 3. 使用SVM分类器来训练模型 现在,我们已经提取了所有图像的HOG特征,接下来我们需要使用SVM分类器来训练模型。在这个案例中,我们使用MATLAB内置的fitcsvm函数来训练线性SVM分类器。具体代码如下: ```matlab % Load features load('features.mat'); % Combine positive and negative features X = [vertcat(pos_features{:}); vertcat(neg_features{:})]; Y = [ones(numel(pos_features), 1); zeros(numel(neg_features), 1)]; % Train SVM classifier svm = fitcsvm(X, Y, 'KernelFunction', 'linear'); % Save SVM model to file save('svm_model.mat', 'svm'); ``` 4. 在测试图像上运行滑动窗口进行目标检测 现在,我们已经训练了SVM分类器,接下来我们需要在测试图像上运行滑动窗口进行目标检测。对于每个窗口,我们将其转换为灰度图像,并将其缩放为统一的大小。然后,我们使用HOG函数提取特征向量,并将其输入到SVM分类器中进行分类。如果窗口被分类为目标,我们将其添加到目标集合中。最后,我们使用非极大抑制算法来抑制重叠的窗口,以得到最终的目标检测结果。具体代码如下: ```matlab % Load SVM model load('svm_model.mat'); % Load test image test_img = imread('test.png'); % Sliding window parameters window_size = [128 64]; step_size = [8 8]; % Initialize variables target_boxes = []; target_scores = []; % Sliding window loop for r = 1:step_size(1):(size(test_img, 1)-window_size(1)) for c = 1:step_size(2):(size(test_img, 2)-window_size(2)) % Extract window window = test_img(r:r+window_size(1)-1, c:c+window_size(2)-1, :); % Convert to grayscale and resize window_gray = rgb2gray(window); window_resized = imresize(window_gray, [128 64]); % Extract HOG features features = extractHOGFeatures(window_resized, 'CellSize', [cell_size cell_size],... 'BlockSize', [block_size block_size], 'NumBins', num_bins); % Classify window using SVM score = predict(svm, features); % Add to targets if score is positive if score > 0 target_boxes = [target_boxes; [c r window_size(2) window_size(1)]]; target_scores = [target_scores; score]; end end end % Apply non-maximum suppression picked_boxes = selectStrongestBbox(target_boxes, target_scores, 'OverlapThreshold', 0.5); % Draw bounding boxes on test image figure; imshow(test_img); hold on; for i = 1:size(picked_boxes, 1) rectangle('Position', picked_boxes(i, :), 'EdgeColor', 'r', 'LineWidth', 2); end ``` 5. 完整代码 最后,让我们将所有代码组合在一起,以获得完整的HOG+SVM目标检测代码。请注意,您需要提前下载INRIA行人数据集,并将其解压到正确的文件夹中。 ```matlab % HOG+SVM Object Detection Example % By Qishen Huang %% 1. Collect and prepare training data % Set folder paths pos_folder = 'INRIAPerson/train_64x128_H96/pos'; neg_folder = 'INRIAPerson/train_64x128_H96/neg'; % Load positive and negative image paths pos_img_files = dir(fullfile(pos_folder, '*.png')); neg_img_files = dir(fullfile(neg_folder, '*.png')); pos_img_paths = fullfile(pos_folder, {pos_img_files.name}'); neg_img_paths = fullfile(neg_folder, {neg_img_files.name}'); save('img_paths.mat', 'pos_img_paths', 'neg_img_paths'); %% 2. Extract HOG features % Set HOG parameters cell_size = 8; block_size = 2; num_bins = 9; % Load image paths load('img_paths.mat'); % Extract HOG features for positive samples pos_features = cell(numel(pos_img_paths), 1); for i = 1:numel(pos_img_paths) img = imread(pos_img_paths{i}); img_gray = rgb2gray(img); img_resized = imresize(img_gray, [128 64]); pos_features{i} = extractHOGFeatures(img_resized, 'CellSize', [cell_size cell_size],... 'BlockSize', [block_size block_size], 'NumBins', num_bins); end % Extract HOG features for negative samples neg_features = cell(numel(neg_img_paths), 1); for i = 1:numel(neg_img_paths) img = imread(neg_img_paths{i}); img_gray = rgb2gray(img); img_resized = imresize(img_gray, [128 64]); neg_features{i} = extractHOGFeatures(img_resized, 'CellSize', [cell_size cell_size],... 'BlockSize', [block_size block_size], 'NumBins', num_bins); end % Save features to file save('features.mat', 'pos_features', 'neg_features'); %% 3. Train SVM classifier % Load features load('features.mat'); % Combine positive and negative features X = [vertcat(pos_features{:}); vertcat(neg_features{:})]; Y = [ones(numel(pos_features), 1); zeros(numel(neg_features), 1)]; % Train SVM classifier svm = fitcsvm(X, Y, 'KernelFunction', 'linear'); % Save SVM model to file save('svm_model.mat', 'svm'); %% 4. Run sliding window on test image % Load SVM model load('svm_model.mat'); % Load test image test_img = imread('test.png'); % Sliding window parameters window_size = [128 64]; step_size = [8 8]; % Initialize variables target_boxes = []; target_scores = []; % Sliding window loop for r = 1:step_size(1):(size(test_img, 1)-window_size(1)) for c = 1:step_size(2):(size(test_img, 2)-window_size(2)) % Extract window window = test_img(r:r+window_size(1)-1, c:c+window_size(2)-1, :); % Convert to grayscale and resize window_gray = rgb2gray(window); window_resized = imresize(window_gray, [128 64]); % Extract HOG features features = extractHOGFeatures(window_resized, 'CellSize', [cell_size cell_size],... 'BlockSize', [block_size block_size], 'NumBins', num_bins); % Classify window using SVM score = predict(svm, features); % Add to targets if score is positive if score > 0 target_boxes = [target_boxes; [c r window_size(2) window_size(1)]]; target_scores = [target_scores; score]; end end end % Apply non-maximum suppression picked_boxes = selectStrongestBbox(target_boxes, target_scores, 'OverlapThreshold', 0.5); % Draw bounding boxes on test image figure; imshow(test_img); hold on; for i = 1:size(picked_boxes, 1) rectangle('Position', picked_boxes(i, :), 'EdgeColor', 'r', 'LineWidth', 2); end ``` 这就是一个完整的基于MATLAB的HOG+SVM目标检测案例,包含完整的代码及代码讲解。
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