【Python/OpenCV】ニューラルネットワークの使い方

この記事では、Python版OpenCVでニューラルネットワークの使い方をソースコード付きで解説します。

## ニューラルネットワーク

Python版OpenCV3には、ニューラルネットワークによる学習機能があります。
今回はこれを使って簡単な学習と予測をしてみます。

## ソースコード（Python3+OpenCV3）

サンプルプログラムのソースコードです。

# -*- coding: utf-8 -*-
import cv2
import numpy as np

def main():
    # 入力データxと出力データy
    x = np.array([[1.1, 1.2, 1.5, 2.2, 2.1, 1.5]], dtype=np.float32)
    y = np.array([[0, 0, 0, 1, 1, 0]] , dtype=np.float32)

    # ニューラルネットワークを生成
    ann = cv2.ml.ANN_MLP_create()

    # 階層構造の設定（入力層：入力数、隠れ層：4、出力層：出力数)
    ann.setLayerSizes(np.array([x.size, 4, y.size], dtype = np.uint8))

    # 学習方法の設定（バックプロパゲーションを指定）
    ann.setTrainMethod(cv2.ml.ANN_MLP_BACKPROP)

     # 活性化関数の設定（シグモイド関数）
    ann.setActivationFunction(cv2.ml.ANN_MLP_SIGMOID_SYM, 0, 0)

    # 終了条件の設定（最大繰り返し回数：1000、最小変化量：0.01）
    ann.setTermCriteria((cv2.TERM_CRITERIA_MAX_ITER + cv2.TERM_CRITERIA_EPS, 1000, 0.01))

    # 学習
    ann.train(x, cv2.ml.ROW_SAMPLE, y)

    # 学習結果の検証（テストデータを入力）
    x_test = np.array([[1.4, 1.6, 1.5, 2.7, 2.4, 1.1]], dtype = np.float32)
    result = ann.predict(x_test)

    # 検証結果の表示
    print(result)


if __name__ == '__main__':
    main()

作成するニューラルネット

## 実行結果

サンプルプログラムの実行結果です。

(4.0, array([[-0.05601246,  0.20535548,  0.05182505,  0.76666981,  0.90900791, -0.18717808]], dtype=float32))

このうち、以下の部分がテストデータによる検証結果です。

[-0.05601246,  0.20535548,  0.05182505,  0.76666981,  0.90900791, -0.18717808]

2以上の値は1に近くなり、2未満の値は0に近い出力値を得ていることがわかります。