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OpenCV 中的 Haar 级联分类器是一种基于 Haar 特征的目标检测方法,广泛应用于人脸检测、眼睛检测、行人检测等任务。Haar 级联分类器的核心是使用预先训练好的分类器模型,这些模型通常以 XML 文件的形式提供。OpenCV 自带了一些常用的 Haar 级联分类器配置文件,用户也可以根据需要训练自己的分类器。
1.Haar 级联分类器配置文件的结构
Haar 级联分类器的配置文件是一个 XML 文件,包含了分类器的结构、特征、阈值等信息。以下是配置文件的主要组成部分:
<cascade> 标签:
这是 XML 文件的根标签,包含了整个级联分类器的信息。
<stageType> 标签:
指定级联分类器的类型,通常是 "BOOST"(基于 AdaBoost 算法)。
<featureType> 标签:
指定特征类型,通常是 "HAAR"(Haar 特征)。
<height> 和 <width> 标签:
指定检测窗口的大小(以像素为单位),通常是 24x24。
<stageParams> 标签:
包含级联分类器的参数,如弱分类器的数量、最大误检率等。
<featureParams> 标签:
包含特征参数,如 Haar 特征的最大数量等。
<stages> 标签:
包含所有级联阶段的列表。每个阶段都是一个 <_> 标签,包含该阶段的弱分类器和其他参数。
<trees> 标签:
包含该阶段的决策树(弱分类器)。每个决策树是一个 <_> 标签,包含多个节点。
<feature> 标签:
指定 Haar 特征的矩形区域及其权重。
<threshold> 标签:
指定分类器的阈值,用于判断是否通过该阶段的分类。
2.OpenCV 自带的 Haar 级联分类器配置文件
OpenCV 提供了一些常用的 Haar 级联分类器配置文件,这些文件通常位于 OpenCV 安装目录的 data/haarcascades/ 目录下。以下是一些常见的配置文件:
2.1人脸检测
2.1.1haarcascade_frontalface_default.xml
haarcascade_frontalface_default.xml:用于检测正面人脸。
2.1.2haarcascade_frontalface_alt.xml
haarcascade_frontalface_alt.xml:另一种正面人脸检测模型。
2.1.3haarcascade_frontalface_alt2.xml
haarcascade_frontalface_alt2.xml:改进的正面人脸检测模型。
2.1.4haarcascade_frontalface_alt_tree.xml
haarcascade_frontalface_alt_tree.xml:基于树结构的正面人脸检测模型。
2.2眼睛检测
2.2.1haarcascade_eye.xml
haarcascade_eye.xml:用于检测眼睛。
2.2.2haarcascade_eye_tree_eyeglasses.xml
haarcascade_eye_tree_eyeglasses.xml:用于检测戴眼镜的眼睛。
2.3微笑检测
2.3.1haarcascade_smile.xml
haarcascade_smile.xml:用于检测微笑。
2.4全身检测
2.4.1haarcascade_fullbody.xml
haarcascade_fullbody.xml:用于检测全身。
2.5上半身检测
2.5.1haarcascade_upperbody.xml
haarcascade_upperbody.xml:用于检测上半身。
2.6下半身检测
2.6.1haarcascade_lowerbody.xml
haarcascade_lowerbody.xml:用于检测下半身。
2.7行人检测
2.7.1haarcascade_pedestrian.xml
haarcascade_pedestrian.xml:用于检测行人。
3.使用 Haar 级联分类器配置文件
在 OpenCV 中使用 Haar 级联分类器配置文件非常简单。以下是一个使用 haarcascade_frontalface_default.xml 进行人脸检测的示例代码:
import cv2
#加载 Haar 级联分类器
face_cascade = cv2.CascadeClassifier(cv2.data.haarcascades + 'haarcascade_frontalface_default.xml')
#读取图像
img = cv2.imread('test.jpg')
#转换为灰度图像
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
#检测人脸
faces = face_cascade.detectMultiScale(gray, scaleFactor=1.1, minNeighbors=5, minSize=(30, 30))
#绘制检测到的人脸
for (x, y, w, h) in faces:
cv2.rectangle(img, (x, y), (x+w, y+h), (255, 0, 0), 2)
#显示结果
cv2.imshow('Detected Faces', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
Haar 级联分类器是 OpenCV 中一种强大的目标检测工具,适用于多种检测任务。OpenCV 提供了多种预训练的 Haar 级联分类器配置文件,用户也可以根据需要训练自定义的分类器。通过理解配置文件的结构和使用方法,可以更好地应用 Haar 级联分类器进行目标检测。