• Qt-OpenCV学习笔记--人脸识别

    前言

    本人从事机械设计12年，业余时间自学编程。

    2022年4月6日，开始学习C#，

    2022年9月7日，开始学习c++和Qt，

    2022年10月28日，开始学习OpenCV，

    今天终于搞定了传说中的 人脸识别 ，在此，做个记录。

    人脸检测，是基于Haar特征的cascade分类器，

    人脸识别，是基于LDA理论的Fisherface算法。

    话不多说，上视频！（CSDN上传的视频，太清晰！）

    人脸识别测试程序

    测试代码

    FaceRecognition.pro

    1. QT       += core gui
    2.  
    3. greaterThan(QT_MAJOR_VERSION, 4): QT += widgets
    4.  
    5. CONFIG += c++11
    6.  
    7. # You can make your code fail to compile if it uses deprecated APIs.
    8. # In order to do so, uncomment the following line.
    9. #DEFINES += QT_DISABLE_DEPRECATED_BEFORE=0x060000    # disables all the APIs deprecated before Qt 6.0.0
    10.  
    11. SOURCES += \
    12.     main.cpp \
    13.     sm.cpp \
    14.     widget.cpp
    15.  
    16. HEADERS += \
    17.     sm.h \
    18.     widget.h
    19.  
    20. FORMS += \
    21.     widget.ui
    22.  
    23. # Default rules for deployment.
    24. qnx: target.path = /tmp/$${TARGET}/bin
    25. else: unix:!android: target.path = /opt/$${TARGET}/bin
    26. !isEmpty(target.path): INSTALLS += target
    27.  
    28. unix|win32: LIBS += -L$$PWD/../../../../../opencv/install/x64/mingw/lib/ -llibopencv_world460.dll
    29.  
    30. INCLUDEPATH += $$PWD/../../../../../opencv/install/include
    31. DEPENDPATH += $$PWD/../../../../../opencv/install/include

    sm.h

    1. #ifndef SM_H
    2. #define SM_H
    3.  
    4. #include 
    5. #include "opencv2/core.hpp"
    6.  
    7.  
    8.  
    9. class sm
    10. {
    11. public:
    12.     sm();
    13.  
    14.     //读取文件
    15.     static void read_csv(const std::string& filename, std::vector& images, std::vector<int>& labels, char separator);
    16.  
    17.     //图像预处理：检测人脸、裁剪、缩放、保存、生成列表
    18.     static void pretreatment(std::vector images, std::vector<int> labels,std::string path,int width,int height);
    19.  
    20. };
    21.  
    22. #endif // SM_H

    widget.h

    1. #ifndef WIDGET_H
    2. #define WIDGET_H
    3.  
    4. #include 
    5.  
    6. QT_BEGIN_NAMESPACE
    7. namespace Ui { class Widget; }
    8. QT_END_NAMESPACE
    9.  
    10. class Widget : public QWidget
    11. {
    12.     Q_OBJECT
    13.  
    14. public:
    15.     Widget(QWidget *parent = nullptr);
    16.     ~Widget();
    17.  
    18. private slots:
    19.     void on_pushButton_clicked();
    20.  
    21.     void on_pushButton_7_clicked();
    22.  
    23.     void on_pushButton_2_clicked();
    24.  
    25.     void on_pushButton_3_clicked();
    26.  
    27.     void on_pushButton_5_clicked();
    28.  
    29.     void on_pushButton_6_clicked();
    30.  
    31. private:
    32.     Ui::Widget *ui;
    33. };
    34. #endif // WIDGET_H

    main.cpp

    1. #include "widget.h"
    2.  
    3. #include 
    4.  
    5. int main(int argc, char *argv[])
    6. {
    7.     QApplication a(argc, argv);
    8.     Widget w;
    9.     w.show();
    10.     return a.exec();
    11. }

    sm.cpp

    1. #include "sm.h"
    2.  
    3. //引用依赖
    4. #include "opencv2/core.hpp"
    5. #include "opencv2/face.hpp"
    6. #include "opencv2/highgui.hpp"
    7. #include "opencv2/imgproc.hpp"
    8. #include <iostream>
    9. #include <fstream>
    10. #include <sstream>
    11.  
    12. #include <QDebug>
    13.  
    14. sm::sm()
    15. {
    16.  
    17. }
    18.  
    19. void sm::pretreatment(std::vector<cv::Mat> images, std::vector<int> labels, std::string path, int width, int height)
    20. {
    21.     cv::Mat dst_shear;
    22.     cv::Mat dst_resize;
    23.  
    24.     //创建级联分类器
    25.     cv::CascadeClassifier cascade;
    26.     //载入Haar特征分类器
    27.     cascade.load("C:/opencv/date/haarcascade_frontalface_default.xml");
    28.     //创建矩形容器
    29.     std::vector<cv::Rect> rects;
    30.     //遍历
    31.     int flag=1;
    32.     for(uint i=0;i<images.size();i++)
    33.     {
    34.         //人脸检测
    35.         cascade.detectMultiScale(images[i],rects);
    36.         //裁剪
    37.         dst_shear = images[i](rects[0]).clone();
    38.         //缩放
    39.         resize(dst_shear,dst_resize,cv::Size(width,height),0,0,cv::INTER_AREA);
    40.         //保存路径拼接
    41.         std::string im_path1 = std::to_string(labels[i]);
    42.         std::string im_path2 = std::to_string(flag);
    43.         flag++;
    44.         if(labels[i+1]!=labels[i])
    45.         {
    46.             flag=1;
    47.         }
    48.         std::string im_path3 = ".png";
    49.         std::string im_path = path+im_path1+"-"+im_path2+im_path3;
    50.  
    51.         //调试
    52.         QString qstr_im = QString::fromStdString(im_path);
    53.         qDebug()<<qstr_im;
    54.  
    55.         //保存
    56.         imwrite(im_path,dst_resize);
    57.         //显示
    58.         //std::string str = std::to_string(i);
    59.         //imshow(str,dst_resize);
    60.         //生成列表文件
    61.         std::string list_name = "list.txt";
    62.         std::string list_path = path + list_name;
    63.  
    64.         //调试
    65.         QString qstr_list = QString::fromStdString(list_path);
    66.         qDebug()<<qstr_list;
    67.  
    68.         std::ofstream list(list_path, std::ios::app);
    69.         if (list.fail())
    70.         {
    71.             qDebug()<<"list文件打开失败，请检查文件路径！";
    72.         }
    73.         else
    74.         {
    75.             list<<im_path;
    76.             list<<";";
    77.             list<<im_path1;
    78.             list<<"\n";
    79.         }
    80.     }
    81. }
    82.  
    83. void sm::read_csv(const std::string &filename, std::vector<cv::Mat> &images, std::vector<int> &labels, char separator)
    84. {
    85.     //以只读方式读取文件
    86.     std::ifstream file(filename, std::ios::in);
    87.     if (!file)
    88.     {
    89.         qDebug()<<"文件打开失败，请检查文件路径！";        
    90.     }
    91.     else
    92.     {
    93.         //逐行读取文本，分离路径和标签
    94.         std::string line, path, classlabel;
    95.         //逐行读取
    96.         while (getline(file, line))
    97.         {
    98.             //将读取到的文本转为字符串流
    99.             std::stringstream stream(line);
    100.             //分离路径
    101.             getline(stream, path, separator);
    102.             //分离标签
    103.             getline(stream, classlabel);
    104.             //若分离成功，则按照路径载入图像，设置标签
    105.             if(!path.empty() && !classlabel.empty())
    106.             {
    107.                 images.push_back(cv::imread(path,0));
    108.                 labels.push_back(atoi(classlabel.c_str()));
    109.             }
    110.         }
    111.     }
    112. }

    widget.cpp

    1. #include "widget.h"
    2. #include "ui_widget.h"
    3.  
    4. //引用
    5. #include "sm.h"
    6.  
    7. #include "opencv2/core.hpp"
    8. #include "opencv2/face.hpp"
    9. #include "opencv2/highgui.hpp"
    10. #include "opencv2/imgproc.hpp"
    11.  
    12. #include <iostream>
    13. #include <fstream>
    14. #include <sstream>
    15.  
    16. #include <QFileDialog>
    17. #include <QDebug>
    18. #include <QMessageBox>
    19. #include <qdatetime.h>
    20.  
    21. //进行人脸识别的路径
    22. QString face_path;
    23.  
    24. Widget::Widget(QWidget *parent)
    25.     : QWidget(parent)
    26.     , ui(new Ui::Widget)
    27. {
    28.     ui->setupUi(this);
    29. }
    30.  
    31. Widget::~Widget()
    32. {
    33.     delete ui;
    34. }
    35.  
    36. //选择文件
    37. void Widget::on_pushButton_clicked()
    38. {
    39.     QString filename = QFileDialog::getOpenFileName(this,"请选择列表文件",".","*.txt");
    40.     if(!filename.isEmpty())
    41.         {
    42.             ui->lineEdit->setText(filename);
    43.  
    44.         }
    45. }
    46.  
    47. //选择保存目录
    48. void Widget::on_pushButton_7_clicked()
    49. {
    50.     QString dir = QFileDialog::getExistingDirectory(this,"请选择保存目录",".");
    51.     if(!dir.isEmpty())
    52.         {
    53.             QString str = dir + "/";
    54.             ui->lineEdit_3->setText(str);
    55.  
    56.         }
    57. }
    58.  
    59. //训练模型
    60. void Widget::on_pushButton_2_clicked()
    61. {
    62.     //获取文件路径
    63.     std::string src_filename = ui->lineEdit->text().toStdString();
    64.     if(src_filename.empty())
    65.     {
    66.         QMessageBox::warning(this,"警告","图像载入失败，请检查文件路径！");
    67.         return;
    68.     }
    69.     //图像集合
    70.     std::vector<cv::Mat> src_images;
    71.     //标签集合
    72.     std::vector<int> src_labels;
    73.     //加载文件
    74.     sm::read_csv(src_filename,src_images,src_labels,';');
    75.     //判断读取是否成功
    76.     if(src_images.size()<=1||src_labels.size()<=1)
    77.     {        
    78.         QMessageBox::warning(this,"警告","数据量不足，请检查数据列表！");
    79.         return;
    80.     }
    81.  
    82.     //调试
    83.     qDebug()<<src_images.size();
    84.     qDebug()<<src_labels.size();
    85.  
    86.     //获取图像保存路径
    87.     std::string dst_path = ui->lineEdit_3->text().toStdString();
    88.     if(dst_path.empty())
    89.     {
    90.         QMessageBox::warning(this,"警告","请检查文件保存路径！");
    91.         return;
    92.     }
    93.     //图像预处理，生成新文件
    94.     sm::pretreatment(src_images,src_labels,dst_path,100,100);
    95.  
    96.     //获取新文件路径
    97.     std::string dst_filename = dst_path+"list.txt";
    98.     //新图像集合
    99.     std::vector<cv::Mat> dst_images;
    100.     //新标签集合
    101.     std::vector<int> dst_labels;
    102.     //重新加载文件
    103.     sm::read_csv(dst_filename,dst_images,dst_labels,';');
    104.  
    105.     // 创建模型
    106.     cv::Ptr<cv::face::FisherFaceRecognizer> model = cv::face::FisherFaceRecognizer::create();
    107.     // 训练模型
    108.     model->train(dst_images, dst_labels);
    109.     //保存模型
    110.     model->write(dst_path+"model.xml");
    111.  
    112.     //提示
    113.     QMessageBox::information(this,"消息","模型训练完成！");
    114.  
    115. }
    116.  
    117. //选择模型路径
    118. void Widget::on_pushButton_3_clicked()
    119. {
    120.     QString filename = QFileDialog::getOpenFileName(this,"请选择模型",".","*.xml");
    121.     if(!filename.isEmpty())
    122.         {
    123.             ui->lineEdit_2->setText(filename);
    124.  
    125.         }
    126. }
    127.  
    128. //选择需要识别的图像，缩放，保持比例，显示
    129. void Widget::on_pushButton_5_clicked()
    130. {
    131.     face_path = QFileDialog::getOpenFileName(this,"选择一个图片",".","*.jpg *.png *.bmp");
    132.     if(!face_path.isEmpty())
    133.     {
    134.         //加载图像
    135.         QPixmap* pix= new QPixmap;
    136.         pix->load(face_path);
    137.         //图像缩放
    138.         QPixmap* npix= new QPixmap;
    139.         *npix = pix->scaled(ui->label_4->size(),Qt::KeepAspectRatio);
    140.         //显示
    141.         ui->label_4->setPixmap(*npix);
    142.  
    143.     }
    144.  
    145. }
    146.  
    147. //人脸识别
    148. void Widget::on_pushButton_6_clicked()
    149. {
    150.     cv::Mat src,
    151.             dst_shear,
    152.             dst_resize;
    153.  
    154.  
    155.     //创建级联分类器
    156.     cv::CascadeClassifier cascade;
    157.     //载入Haar特征分类器
    158.     cascade.load("C:/opencv/date/haarcascade_frontalface_default.xml");
    159.  
    160.     //加载图像
    161.     if(face_path.isEmpty())
    162.     {
    163.         QMessageBox::warning(this,"警告","请先选择一个图像！");
    164.         return;
    165.     }
    166.     else
    167.     {
    168.         src = cv::imread(face_path.QString::toStdString(),0);
    169.     }
    170.  
    171.     //创建矩形容器
    172.     std::vector<cv::Rect> rects;
    173.     //识别人脸
    174.     cascade.detectMultiScale(src,rects);
    175.  
    176.     //裁剪图像
    177.     dst_shear = src(rects[0]).clone();
    178.  
    179.     //缩放
    180.     cv::resize(dst_shear,dst_resize,cv::Size(100,100),0,0,cv::INTER_AREA);
    181.  
    182.     if(ui->lineEdit_2->text().isEmpty())
    183.     {
    184.         QMessageBox::warning(this,"警告","请检查模型加载路径！");
    185.     }
    186.     else
    187.     {
    188.         // 创建模型
    189.         cv::Ptr<cv::face::FisherFaceRecognizer> model = cv::face::FisherFaceRecognizer::create();
    190.         //载入训练好的模型
    191.         model->read(ui->lineEdit_2->text().QString::toStdString());
    192.  
    193.         //进行识别
    194.         int predictedLabel;
    195.         double confidence;
    196.         model->predict(dst_resize,predictedLabel,confidence);
    197.  
    198.         //打印结果
    199.         QDateTime cur = QDateTime::currentDateTime();
    200.  
    201.         QString str;
    202.         switch (predictedLabel)
    203.         {
    204.             case 1:
    205.                 str = "周敏慧";
    206.                 break;
    207.             case 2:
    208.                 str = "林志玲";
    209.                 break;
    210.             case 3:
    211.                 str = "黄渤";
    212.                 break;
    213.             case 4:
    214.                 str = "单大伟";
    215.                 break;
    216.             default:
    217.                 str = "这个人我不认识！";
    218.         }
    219.  
    220.         ui->textBrowser->append(cur.toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"));
    221.         ui->textBrowser->append(str);
    222.     }
    223. }

    widget.ui

    测试结果

            综上，将导入的图像进行裁剪和缩放，仅保存人脸部分，用于训练模型；然后加载训练好的模型，进行人脸识别，最后将识别的信息予以显示。

            代码经过修改，可以用于 门禁系统 或者 人脸打卡 。

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/ssismm/article/details/128209030