基于OpenCV的基本图形识别

企业开发 2023-09-30 04:15:27 阅读次数: 0

目录
1 形状特征描述 1
1.1 傅里叶算子 1
1.2 边缘检测 3
2 神经网络 4
2.1 样本准备 4
2.2 神经网络训练 5
2.3 增量学习 5
3 GUI实现 5
3.1 HighGUI下的轮廓叠加与高亮 5
3.2 QT下的功能布局 6
4 总结 6
参 考 文 献 8
2.1样本准备
神经网络的训练需要大量样本，因此利用matlab编写了自动生成基本形状图片的程序。实现过程中需要考虑两个细节：
一些具有偏差的基本形状可以近似认为符合某类的标准。如长宽比接近1的矩形、邻边不严格垂直但接近正方形，都可以归类为正方形。
除去归一化大小减少的一个自由度，同一类形状具有多个自由度的变化。如三角形具有高、顶点的水平位置两个自由度。
通过matlab随机生成的7类形状，每类样本达2000个，充分保证了神经网络的泛化能力。部分生成的样本如图 4 部分生成的样本 所示。
在这里插入图片描述

图 4 部分生成的样本

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<ui version="4.0">
 <class>MainWindow</class>
 <widget class="QMainWindow" name="MainWindow">
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    <y>0</y>
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   <string>MainWindow</string>
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     <string>形状识别</string>
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      <string>预处理方法：</string>
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     <property name="text">
      <string>摄像头输入</string>
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      <string>面积阈值：</string>
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     </property>
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       <x>10</x>
       <y>80</y>
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      <string>选取图片</string>
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     </property>
     <item>
      <property name="text">
       <string>OTSU（默认）</string>
      </property>
     </item>
     <item>
      <property name="text">
       <string>自适应二值化</string>
      </property>
     </item>
     <item>
      <property name="text">
       <string>CANNY边缘检测</string>
      </property>
     </item>
    </widget>
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    <zorder>pushButtonImSelect</zorder>
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    <zorder>comboBoxPreProcessingMethod</zorder>
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    <property name="geometry">
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      <x>30</x>
      <y>160</y>
      <width>251</width>
      <height>111</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="title">
     <string>重置神经网络和样本</string>
    </property>
    <widget class="QPushButton" name="pushButtonResetSampleNet">
     <property name="enabled">
      <bool>true</bool>
     </property>
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>10</x>
       <y>80</y>
       <width>231</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>重置</string>
     </property>
     <property name="checkable">
      <bool>false</bool>
     </property>
     <property name="checked">
      <bool>false</bool>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QSpinBox" name="spinBoxNumLayers">
     <property name="geometry">
      <rect>
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       <width>141</width>
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     </property>
     <property name="minimum">
      <number>1</number>
     </property>
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    <widget class="QLabel" name="labelNumLayers">
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       <x>10</x>
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       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>隐含层层数：</string>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QLabel" name="labelHiddenLayerSize">
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      <rect>
       <x>10</x>
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       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>层节点数：</string>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QSpinBox" name="spinBoxHiddenLayerSize">
     <property name="geometry">
      <rect>
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       <y>50</y>
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      </rect>
     </property>
     <property name="minimum">
      <number>1</number>
     </property>
     <property name="value">
      <number>9</number>
     </property>
    </widget>
   </widget>
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    <property name="enabled">
     <bool>true</bool>
    </property>
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>30</x>
      <y>280</y>
      <width>251</width>
      <height>171</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="title">
     <string>点击图形纠错</string>
    </property>
    <widget class="QComboBox" name="comboBoxCategory">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>100</x>
       <y>20</y>
       <width>141</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="currentIndex">
      <number>-1</number>
     </property>
     <property name="maxVisibleItems">
      <number>10</number>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QLabel" name="labelClassify">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>10</x>
       <y>20</y>
       <width>81</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>选择类别：</string>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QLineEdit" name="lineEditAddCategory">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>100</x>
       <y>50</y>
       <width>91</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QLabel" name="labelAddCategory">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>10</x>
       <y>50</y>
       <width>81</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>添加类别：</string>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QPushButton" name="pushButtonAddClassify">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>200</x>
       <y>50</y>
       <width>41</width>
       <height>23</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>添加</string>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QLabel" name="labelWeight">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>10</x>
       <y>80</y>
       <width>81</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>增加步长：</string>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QLabel" name="labelNoiseStrength">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>10</x>
       <y>110</y>
       <width>81</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>添加噪声：</string>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QSpinBox" name="spinBoxWeight">
     <property name="geometry">
      <rect>
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       <y>80</y>
       <width>141</width>
       <height>22</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="minimum">
      <number>0</number>
     </property>
     <property name="maximum">
      <number>30000</number>
     </property>
     <property name="value">
      <number>30</number>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QSpinBox" name="spinBoxNoiseStrength">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>100</x>
       <y>110</y>
       <width>91</width>
       <height>22</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="maximum">
      <number>20</number>
     </property>
     <property name="singleStep">
      <number>0</number>
     </property>
     <property name="value">
      <number>5</number>
     </property>
    </widget>
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     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>10</x>
       <y>140</y>
       <width>231</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>微调神经网络</string>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QLabel" name="labelNoiseUnit">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>200</x>
       <y>110</y>
       <width>41</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>像素</string>
     </property>
     <property name="alignment">
      <set>Qt::AlignCenter</set>
     </property>
    </widget>
   </widget>
   <widget class="QTextBrowser" name="textBrowserLog">
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>290</x>
      <y>20</y>
      <width>251</width>
      <height>491</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="html">
     <string>&lt;!DOCTYPE HTML PUBLIC &quot;-//W3C//DTD HTML 4.0//EN&quot; &quot;http://www.w3.org/TR/REC-html40/strict.dtd&quot;&gt;
&lt;html&gt;&lt;head&gt;&lt;meta name=&quot;qrichtext&quot; content=&quot;1&quot; /&gt;&lt;style type=&quot;text/css&quot;&gt;
p, li {
    
     white-space: pre-wrap; }
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    </property>
   </widget>
   <widget class="QGroupBox" name="groupBoxAfterChange">
    <property name="enabled">
     <bool>true</bool>
    </property>
    <property name="geometry">
     <rect>
      <x>30</x>
      <y>460</y>
      <width>251</width>
      <height>51</height>
     </rect>
    </property>
    <property name="title">
     <string>保存或还原神经网络和样本</string>
    </property>
    <widget class="QPushButton" name="pushButtonSaveNetAndSample">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>10</x>
       <y>20</y>
       <width>111</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>保存</string>
     </property>
    </widget>
    <widget class="QPushButton" name="pushButtonLoadNetAndSample">
     <property name="geometry">
      <rect>
       <x>130</x>
       <y>20</y>
       <width>111</width>
       <height>21</height>
      </rect>
     </property>
     <property name="text">
      <string>还原</string>
     </property>
    </widget>
   </widget>
  </widget>
 </widget>
 <layoutdefault spacing="6" margin="11"/>
 <resources/>
 <connections/>
</ui>

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