Opencv研读笔记:haartraining程序之莫名其妙的条件宏ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_SQ解释~

曾经,纠结过haartraining中条件宏ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_SQ的使用,主要对它的代码结构和内容不解,针对这个条件宏,自己专门看了Gentle Adaboost的papers,才得以彻底理解代码含义,我想也有童鞋同样对这段代码比较困惑,所以写下这篇博客,与大家分享。代码如下所示:

#define ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_SQ( suffix, type )                                  \
    ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD( sq_##suffix, type,                                     \
        /* calculate error (sum of squares)          */                                  \
        /* err = sum( w * (y - left(rigt)Val)^2 )    */                                  \
        curlerror = wyyl + curleft * curleft * wl - 2.0F * curleft * wyl;                \
        currerror = (*sumwyy) - wyyl + curright * curright * wr - 2.0F * curright * wyr; \
    )


(转载请注明:http://blog.csdn.net/wsj998689aa/article/details/42242565)

对于这段代码,最好的方式应该事先了解背后的原理,这段代码可以说是专门为Gentle Adaboost服务,Gentle Adaboost是四大Adaboost之一,有兴趣的童鞋可以去谷歌学术上看看相关文章,我这里只给出该段代码的文字算法流程,大家对照着文字看代码,就能得到更清晰的理解。



里面的集中度也就是置信度的意思,ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD定义如下(我根据上面的流程,对代码进行了注释):

#define ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD( suffix, type, error )                              \
CV_BOOST_IMPL int icvFindStumpThreshold_##suffix(                                        \
        uchar* data, size_t datastep, // 样本HAAR特征值                                  \
        uchar* wdata, size_t wstep,   // 样本权值                                        \
        uchar* ydata, size_t ystep,   // 样本类别                                        \
        uchar* idxdata, size_t idxstep, int num,   // 实际样本序列                       \
        float* lerror, //阈值左侧错误率  						 \
        float* rerror, //阈值右侧错误率  						 \
        float* threshold, float* left, float* right, // 阈值和左右置信度  		 \
        float* sumw, float* sumwy, float* sumwyy )   // 这个不用解释了                   \
{                                                                                        \
    int found = 0;                                                                       \
    float wyl  = 0.0F;                                                                   \
    float wl   = 0.0F;   <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12px;">// 阈值左侧权值和</span><span style="font-size: 12px; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">                                                               <span style="white-space:pre">				</span> \</span>
    float wyyl = 0.0F;                                                                    \
    float wyr  = 0.0F;                                                                   \
    float wr   = 0.0F;   <span style="font-size: 12px; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">// 阈值右侧权值和</span><span style="font-size: 12px; font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"> </span>
                                                                 <span style="white-space:pre">			</span> \
                                                                                         \
    float curleft  = 0.0F;     // 左分支置信度                                           \
    float curright = 0.0F;     <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12px;">// 右分支置信度</span>
                                                          \
    float* prevval = NULL;     // 中间值,调试用                                         \
    float* curval  = NULL;                                                               \
    float curlerror = 0.0F;    // 阈值左侧错误率                                         \
    float currerror = 0.0F;    <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12px;">// 阈值右侧错误率</span>
                                                         \
    float wposl;                                                                         \
    float wposr;                                                                         \
                                                                                         \
    int i = 0;                                                                           \
    int idx = 0;                                                                         \
                                                                                         \
    wposl = wposr = 0.0F;                                                                \
    if( *sumw == FLT_MAX )                                                               \
    {                                                                                    \
        /* calculate sums */                                                             \
        float *y = NULL;                                                                 \
        float *w = NULL;                                                                 \
        float wy = 0.0F;                                                                 \
                                                                                         \
        *sumw   = 0.0F;                                                                  \
        *sumwy  = 0.0F;                                                                  \
        *sumwyy = 0.0F;                                                                  \
        for( i = 0; i < num; i++ )                                                       \
        {                                                                                \
            idx = (int) ( *((type*) (idxdata + i*idxstep)) );                            \
            w = (float*) (wdata + idx * wstep);                                          \
            *sumw += *w;                                                                 \
            y = (float*) (ydata + idx * ystep);                                          \
            wy = (*w) * (*y);                                                            \
            *sumwy += wy;                                                                \
            *sumwyy += wy * (*y);                                                        \
        }                                                                                \
    }                                                                                    \
    
    // 遍历当前特征值序列的每个元素(阈值),判断是否存在最优阈值                        \
    for( i = 0; i < num; i++ )                                                           \
    {                                                                                    \
        idx = (int) ( *((type*) (idxdata + i*idxstep)) );                                \
        curval = (float*) (data + idx * datastep);                                       \
         /* for debug purpose */                                                         \
        if( i > 0 ) assert( (*prevval) <= (*curval) );                                   \
                                                                                         \
        wyr  = *sumwy - wyl;                                                             \
        wr   = *sumw  - wl;                                                              \
            
	// 计算置信度,也就是集中度                                                      \
        if( wl > 0.0 ) curleft = wyl / wl;                                               \
        else curleft = 0.0F;                                                             \
                                                                                         \
        if( wr > 0.0 ) curright = wyr / wr;                                              \
        else curright = 0.0F;                                                            \
        
	// 此处为插入代码段,计算阈值左右error(<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12px;">curlerror, currerror</span>)
        error                                                                            \
                                         
	// 判断当前curval,found为1代表找到最优阈值,意味着当前弱分类器最优
        if( curlerror + currerror < (*lerror) + (*rerror) )                              \
        {                                                                                \
            (*lerror) = curlerror;                                                       \
            (*rerror) = currerror;                                                       \
            *threshold = *curval;                                                        \
            if( i > 0 ) {                                                                \
                *threshold = 0.5F * (*threshold + *prevval);                             \
            }                                                                            \
            *left  = curleft;                                                            \
            *right = curright;                                                           \
            found = 1;                                                                   \
        }                                                                                \
            
	// 计算值curval左侧的wl,wyl,wyyl
        do                                                                               \
        {                                                                                \
            wl  += *((float*) (wdata + idx * wstep));                                    \
            wyl += (*((float*) (wdata + idx * wstep)))                                   \
                * (*((float*) (ydata + idx * ystep)));                                   \
            wyyl += *((float*) (wdata + idx * wstep))                                    \
                * (*((float*) (ydata + idx * ystep)))                                    \
                * (*((float*) (ydata + idx * ystep)));                                   \
        }                                                                                \
        while( (++i) < num &&                                                            \
            ( *((float*) (data + (idx =                                                  \
                (int) ( *((type*) (idxdata + i*idxstep))) ) * datastep))                 \
                == *curval ) );                                                          \
        --i;                                                                             \
        prevval = curval;                                                                \
    } /* for each value */                                                               \
                                                                                         \
    return found;                                                                        \
}


当时觉得很奇怪,内部条件宏ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD括号内明明只有 suffix, type, error 三个参数,怎么调用传递的时候

    ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD( sq_##suffix, type,                                     \
        /* calculate error (sum of squares)          */                                  \
        /* err = sum( w * (y - left(rigt)Val)^2 )    */                                  \
        curlerror = wyyl + curleft * curleft * wl - 2.0F * curleft * wyl;                \
        currerror = (*sumwyy) - wyyl + curright * curright * wr - 2.0F * curright * wyr; \

里面却是上面这个样子,前面两个参数,外加两句代码行?

后来弄明白了,我们注意看ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD中的error的相关使用就知道了,在ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD中间,孤零零的一句代码

                                                                                         \
        error                                                                            \
                                                                                         \

原来error不能说的上是条件宏的一个参数,他就是一个代码段,调用的时候,相当于直接把代码段粘贴到上面的位置!

为啥要这么用呢,原因就是error代表的代码段,复用率十分高,所以索性直接写成这样的形式,对于函数之间很像的时候,这样做是一个不错的选择,我们遇到这种情况,一般是新创建一个函数,代码可能没有条件宏的方式美观。看来opencv还是很给力的。

类似的宏还有:

ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_MISC( 16s, short )
ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_MISC( 32s, int )
ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_MISC( 32f, float )
ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_GINI( 16s, short )
ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_GINI( 32s, int )
ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_GINI( 32f, float )
ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_ENTROPY( 16s, short )
ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_ENTROPY( 32s, int )
ICV_DEF_FIND_STUMP_THRESHOLD_ENTROPY( 32f, float )

此外,sq_##suffix起到了连接字符串的功能,如果suffix是16s,那么sq_##suffix实际上就是sq_16s,再然后,直接指向相关函数。


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