一个简单粗暴的人脸认证标注工具的实现

小喵的唠叨话:话说最近小喵也要开始写论文了,想了两周还是没有头绪,不知道该写些什么。恰好又被分配了一点标注数据的工作,于是乎想写点代码,休闲一下。结果也就是这篇博客。对了,小喵对GUI编程一窍不通,只知道Windows有MFC,Mac上的不知道。。。恰好听说过QT,而且知道这个界面库是跨平台的,也就选用了这个工具了。

那么现在开始和小喵一起瞎猫似的捯饬QT吧~

先看一眼效果图:

是不是乍一看还挺炫酷。功能上也还好,至少简单的标注工作都能完成了。那么让我们来一步一步的完成这个工具吧。

一、功能需求

这个程序主要的功能是完成一个人脸认证的标注工具。

具体来说,就是给定很多对人脸的图片,要标注一下这一对是不是同一个人。同时,每一对的图片的人脸一张是生活照,一张是证件照,需要同时标注出哪张是证件照,那张是生活照。照片都是经过检测和对齐的,这个工具只需要完成简单的显示、标注、保存记录的工作就可以。

当然考虑到有时候需要标注的list可能很大,可以加入跳转的功能。标注结果都保存在内存,用户可以随时更改,点击保存,则写入硬盘。

二、数据结构

那么是不是现在就可以动手写代码了呢?当然不是!

小喵写这个软件一共用了3天的时间,第一天完成了一个超简单demo程序,熟悉了一下QT的事件添加,路径选择和显示图片的几个功能。之后又仔细的思考了一下各种数据的结构,才动手做了这一版工具。没有一个清晰的数据的概念,会造成许多的无用功。所以,大家在写程序的时候,要在准备阶段多花一点时间来思考,毕竟写代码才是最简单的事情不是吗?

  1. 输入数据格式:因为小喵的工作环境下,大家都对linux有一些了解,所以可以自行生成好图片的路径的list,这里统一要求,list必须是偶数行(2n行),代表n对,相邻的图片为一对。
  2. 标注数据存储:考虑到我们不仅需要标注是不是一对,还得标注哪张是证件照,所以不妨直接在读数据的时候就分成两份,这样就用两个std::vector来存储就行了。
  3. 标注过程的状态:我们需要知道标注过程中的那些信息呢?主要应该有:总数据量,当前已标注的对数。
  4. 标注结果:每一对都有一组对应地 结果,考虑到有4中情况:未标注,不确定,不匹配,匹配这四种,我们定义一个枚举的状态表enum AnnoState就好。之后用一个std::vector来存储标注结果。

三、界面制作

GUI程序的界面一直是个很让人头疼的问题,记得在本科学习Java的时候,需要自己手写一个控件,使用new JButton()类似的方式创建按钮,然后添加到主界面上,位置什么的都得调用这个对象来设置,十分的繁琐。那么QT能不能简化这个过程呢?答案是肯定的。

创建项目->选择Application->Qt Widgets Application。然后项目名改成Anno Pro,其他全部默认设置,就创建好了一个项目了。这个初始的项目里面有3个文件夹:头文件,源文件和界面文件,以及一个.pro结尾的项目配置文件。

既然需要编辑界面,我们自然会想查看一下界面文件了,双击MainWindow.ui(我这里全部都是默认的名字)。出现的是一个充满各种控件的可视化界面编辑器。

按照我们之前的界面样式,拖动左边的控件,就可以完成界面的编写了。小喵这里只用到了几种控件:

QPushButton:各种按钮

QLabel:所以显示文字和图像的区域都是这这个控件

QFrame:一个容器,小喵用它只是为了结构上更清晰

QSlider:滑动条,小喵用的是水平滑动条

QStatusBar:状态栏, 这应该是自带的,如果删掉的话,在MainWindow控件点击右键就可以创建了

拖动完成后,双击空间,就可以给空间设置文本,同时注意给每个控件起一个好听的名字(起名字很重要的!《代码大全》中甚至用一章,好几十页的篇幅介绍如何命名)。

至于其他的控件,大家可以自行研究。反正小喵现在的道行应该才是筑基。

那么我们就愉快的完成了界面的编写了~点击左右下的运行图标(三角形的那个),就可以看到自己的运行程序了!

四、数据定义与初始化

我们先前已经分析了我们需要的数据了,这部分开始使用代码的定义这些结构。

打开我们/*唯一的*/头文件mianwindow.h,添加需要的变量,小喵就直接把自己的头文件复制下来了:

可以看出,小喵添加了一个enum的类型,用来表示标注结果的类型。虽然只有4个状态,我们甚至可以直接约定几个int值来表示,但相信我,为这么4个状态定义一个枚举类型是完全有必要的。

之后我们所有的成员变量都是private的。具体含义,注释中也有写明。

下一步就是初始化了。初始化的过程当然得写在构造函数里,这里,小喵在初始化的时候强迫用户选择一个标注的list,如果不这么做,会有很多的意外情况。请原谅小喵的怠惰。。。

这里用了两个QT的组件:

QFileDialog:这个组件是一个文件对话框,其中有两个十分有用的函数:getOpenFileName用于选择一个文件,并返回文件名;getSaveFileName用于选择一个文件来保存数据,并返回一个文件名。这两个函数的参数很多,小喵只用到了前面的3个,用到的参数依次是:父组件,标题,初始目录。其他的参数的功能,喵粉可以去官网查一下。

QMessageBox::information,这个函数的功能是显示一个消息窗口。四个参数分别表示:父组件,标题,内容,按钮样式。

相信大家懂一点点C++的知识的话,很容易看懂这段代码。

这里就是使用了一个循环,让用户选择文件,如果选择成功了,则读取数据到我们的list中,最终初始化了其他的参数,在调用display函数来显示。这个display函数是我们自己编写的,后面会说到。另外,assert函数是断言,他保证了断言的数据的合法性,如果不合法,程序会退出。想使用这个函数,需要包含头文件assert.h。

五,添加事件响应

小喵之前了解到,QT使用的是一种信号和槽的事件机制,是一种十分高级的机制。那么有没有什么简单的方法,为我们的每个控件绑定自己的的事件呢?

在界面编辑界面下,右击需要添加事件的空间,然后选择转到槽。这时候会有很多选项,这里直接选择clicked就可以。然后你会发现我们的mainwindow类中,多了一个pivate slot的函数(也就是槽函数)。

我们可以给每一个需要添加事件的函数都用这种方式来绑定事件,最终头文件中会出现这样的声明(函数名称的规则是:on_控件名_信号类型):

在源文件中,也会生成空的函数定义。我们只需要自己完成函数定义就大功告成!

下面给出的是除了save的所有的函数的定义。

主要工作是,给每个事件编写修改数据的代码,而不去负责任何界面相关的部分。各个控件可以通过this->ui来设置和获取。使用Qt Creator的时候,要充分利用智能提示。

至此,我们的大体的功能逻辑就编写完了。

那么怎么让界面上显示我们的系统状态呢?注意到了我们上面的每一个函数都调用了display这个函数了吗?这个函数正式负责绘制界面的功能。

部分主要介绍三个函数:

最开始我们定义了4个图片的路径。这可以是绝对路径或者相对路径。我们这里的路径设置的比较奇怪,在下面我们会讲到。

set_image负责将给定的图片绘制到QLabel上,为了显示的好看,图像会按照QLabel的尺寸来动态的缩放。这样就不会出现有个图像太大或太小的情况了。

display则是负责各个区域的绘制。

还差一步是保存结果:

六、添加资源

由于我们的程序是需要publish出去的,因此图片文件等资源,必须包含在程序中。那么Qt怎么添加文件资源呢?

在项目视图下,右键项目->添加新文件->Qt->Qt Resource File。就可以创建一个qrc文件了。

我这里给这个文件取名为image。

之后,建议在项目的根目录里面新建一个文件夹,用来存放资源。小喵的结构是这个样子的:

小喵的项目根目录新建了一个文件夹images,并将图像素材放入了这个文件夹。

之后回到QT,📧我们刚建好的image.qrc文件->Open in Editor。

先添加前缀,这里写上/File。之后点击新建的/File目录,再点击添加->添加文件,选择我们的素材文件。最终的效果图如下:

之后,我们就可以在程序中直接访问这些资源了。这也就是我们之前的那四个奇怪的路径的由来了。

七、发布

此时此刻,相信每一个喵粉的程序都能在自己的电脑上愉快的玩耍了。这么有意思的程序,怎么分享给其他人呢?

和Windows上常用的VS类似,Qt Creator的左下角有个发布选项:

选择Release,然后构建整个项目就可以了。之后找到我们的程序,双击就可以运行。

这时候你会愉快的把这个程序发给你的好伙伴,得到的反应一定是:这是啥!我打不开!

为什么呢?

虽然Qt是一个跨平台的界面库,但如果对方的电脑上没有安装Qt,那么就不能运行。不过不用失落,Qt中早已给出一个绝妙的解决办法。

小喵的电脑是Mac的,所以找到的解决方案也是Mac的,Windows和Linux上也有类似的办法,大家可以自行查找。

http://www.cnblogs.com/E7868A/archive/2012/12/02/2798225.html

参考上述博客,我们使用macdeployqt这个工具来处理一下release的程序就搞定。这时候你会发现原本100k的程序变成了22M。但是直接发给别人的时候,是可以直接运行的!

至此,本次的博客结束了。

完整的项目在github上可以下载:

https://github.com/miaoerduo/Anno_pro

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