基于haar特征以及adaboost分类器在opencv人脸识别中的应用(2)

三、Adaboost分类器
AdaBoost是典型的Boosting算法,属于Boosting家族的一员。Boosting算法是将 “弱学习算法”提升为“强学习算法”的过程,主要思想是“三个臭皮匠顶个诸葛亮”。一般来说,找到弱学习算法要相对容易一些,然后通过反复学习得到一系列弱分类器,组合这些弱分类器得到一个强分类器。Boosting算法要涉及到两个部分,加法模型和前向分步算法。加法模型就是说强分类器由一系列弱分类器线性相加而成。一般组合形式如下:
f(x;P)=∑k=1Kβkh(x;γk)
其中,h(x;γk)就是一个个的弱分类器,γk是弱分类器学习到的最优参数,βk 就是弱学习在强分类器中所占比重,P 是所有γk和βk的组合。这些弱分类器线性相加组成强分类器。
前向分步就是说在训练过程中,下一轮迭代产生的分类器是在上一轮的基础上训练得来的。也就是可以写成这样的形式:
fk(x)=fk−1(x)+βkhk(x;γk)
由于采用的损失函数不同,Boosting算法也因此有了不同的类型,AdaBoost就是损失函数为指数损失的Boosting算法。

四、Adaboost算法流程
该算法其实是一个简单的弱分类算法提升过程,这个过程通过不断的训练,可以提高对数据的分类能力。整个过程如下所示:
1 先通过对N个训练样本的学习得到第一个弱分类器;
2 将分错的样本和其他的新数据一起构成一个新的N个的训练样本,通过对这个样本的学习得到第二个弱分类器 ;
3 将1和2都分错了的样本加上其他的新样本构成另一个新的N个的训练样本,通过对这个样本的学习得到第三个弱分类器;
4 最终经过提升的强分类器。即某个数据被分为哪一类要由各分类器权值决定。
由Adaboost算法的描述过程可知,该算法在实现过程中根据训练集的大小初始化样本权值,使其满足均匀分布,在后续操作中通过公式来改变和规范化算法迭代后样本的权值。样本被错误分类导致权值增大,反之权值相应减小,这表示被错分的训练样本集包括一个更高的权重。这就会使在下轮时训练样本集更注重于难以识别的样本,针对被错分样本的进一步学习来得到下一个弱分类器,直到样本被正确分类。在达到规定的迭代次数或者预期的误差率时,则强分类器构建完成。

五、Adaboost算法特点
Adaboost 算法系统具有较高的检测速率,且不易出现过适应现象。但是该算法在实现过程中为取得更高的检测精度则需要较大的训练样本集,在每次迭代过程中,训练一个弱分类器则对应该样本集中的每一个样本,每个样本具有很多特征,因此从庞大的特征中训练得到最优弱分类器的计算量增大。
典型的 Adaboost 算法采用的搜索机制是回溯法,虽然在训练弱分类器时每一次都是由贪心算法来获得局部最佳弱分类器,但是却不能确保选择出来加权后的是整体最佳。在选择具有最小误差的弱分类器之后,对每个样本的权值进行更新,增大错误分类的样本对应的权值,相对地减小被正确分类的样本权重。且执行效果依赖于弱分类器的选择,搜索时间随之增加,故训练过程使得整个系统的所用时间非常大,也因此限制了该算法的广泛应用。
另一方面,在算法实现过程中,从检测率和对正样本的误识率两个方面向预期值逐渐逼近来构造级联分类器,迭代训练生成大量的弱分类器后才能实现这一构造过程。由此推出循环逼近的训练分类器需要消耗更多的时间。

六、Opencv中的应用
opencv提供了以及训练好的模型文件,其中包括检测研究、面部、身体、表情等各种训练好的xml文件,只需要在识别过程中对xml文件进行引入并对检测的区域绘制矩形框便可以对视频或图片进行处理叠加,展示出识别到的信息。

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