/// <summary>
/// Normalizuje wektor na przedział [0,ceiling]
/// </summary>
/// <param name="ceiling">
/// Górna granica przedziału
/// </param>
private void normalizeRange(LearningExample ex, double ceiling, int width, int height)
{
// Pętla mająca na celu znalezienie minimów i maksimów
double min = Double.MaxValue;
double max = Double.MinValue;
for (int i = 0; i < width; i++)
{
for (int j = 0; j < height; j++)
{
int index = i * height + j;
if (ex.Example[index] < min) min = ex.Example[index];
if (ex.Example[index] > max) max = ex.Example[index];
}
}
// Górna granica przedziału
double ceil = max - min;
// Mnożnik - dzielimy przez górną część otrzymując przedział [0,1],
// a następnie mnożymy razy 256 żeby wartości były z całego zakresu
// skali szarości
double mult = ceiling / ceil;
modifyEx(ex, min, mult, width, height);
}
/// <summary>
/// Tworzy nową klasyfikację
/// </summary>
/// <param name="perceptrons">
/// Lista perceptronów
/// </param>
/// <param name="example">
/// Przykład
/// </param>
public Classification(List<Perceptron> perceptrons, LearningExample example)
{
classifications = new List<double>();
LearningExample e = example;
// Kolejne współrzędne są klasyfikacjami odpowiednich perceptronów
foreach (Perceptron p in perceptrons)
{
classifications.Add(p.outputFunction(e.Example));
}
}
/// <summary>
/// Modyfikuje wartości wektora w celu normalizacji
/// </summary>
private void modifyEx(LearningExample ex, double min, double mult, int width, int height)
{
for (int i = 0; i < width; i++)
{
for (int j = 0; j < height; j++)
{
int index = i * height + j;
ex.Example[index] = (ex.Example[index] - min) * mult;
}
}
}
/// <summary>
/// Algorytm redukcji składowych głównych
/// </summary>
internal void reduction(List<LearningExample> exampleList)
{
try
{
Dispatcher.Invoke(OnReductionStarted, this, new EventArgs());
List<LearningExample> list = new List<LearningExample>(exampleList);
int dimension = exampleList[0].Example.Dimension;
List<PerceptronLib.Vector> principalComponents = new List<PerceptronLib.Vector>(outputDimension);
for (int i = 0; i < outputDimension; i++)
{
#if DEBUG
printLine("i = " + i);
#endif
principalComponents.Add(ojLearn(list).Weights);
PerceptronLib.Vector w = principalComponents[i];
//printLine("Składowa główna: " + w[0] + ", " + w[1] + ", " + w[2] + ", " + w[3]);
//printLine("Składowa główna: długość = " + w.Length);
List<LearningExample> nextList = new List<LearningExample>();
foreach (LearningExample ex in list)
{
PerceptronLib.Vector x = ex.Example;
double val = w * w;
double activation = w * x;
PerceptronLib.Vector nextExVector = new PerceptronLib.Vector(dimension);
nextExVector = x - w * (activation / val);
nextExVector.normalizeWeights();
LearningExample nextEx = new LearningExample(nextExVector, 0);
nextList.Add(nextEx);
}
list = nextList;
}
saveImages(principalComponents, examplesWidth, examplesHeight);
Dispatcher.Invoke(OnReductionFinished, this, new EventArgs());
}
catch (Exception ex)
{
printLine(ex.Message + " [ " + ex.StackTrace + " ]");
}
}
/// <summary>
/// Zapisuje utworzone obrazy na dysku
/// </summary>
private void saveImages(List<PerceptronLib.Vector> vectors, int width, int height)
{
try
{
//if (File.Exists(getDataBaseFileName()) == false)
//{
// printLine("Plik bazy danych nie istnieje");
// return;
//}
// Otwiera plik bazy danych i nadpisuje go
FileStream stream = new System.IO.FileStream(getDataBaseFileName(), FileMode.Create, System.IO.FileAccess.Write);
EigenFacesDB db = new EigenFacesDB(vectors);
BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
printLine("Zapisywanie wyników...");
int dimension = examples[0].Example.Dimension;
for (int l = 0; l < examples.Count; l++)
{
LearningExample ex = examples[l];
// Tworzy nowy element bazy danych
EigenNode node = new EigenNode("Przykład" + (l + 1));
PerceptronLib.Vector v = new PerceptronLib.Vector(dimension);
//printLine("outputDim = " + outputDimension + ", vectors.count = " + vectors.Count);
for (int k = 0; k < outputDimension; k++)
{
PerceptronLib.Vector p = vectors[k];
Bitmap img = new Bitmap(examplesWidth, examplesHeight);
if (l == 0)
{
Bitmap eigenImg = new Bitmap(examplesWidth, examplesHeight);
LearningExample eigenEx = new LearningExample(vectors[k], 0);
normalizeRange(eigenEx, 256.0F, width, height);
for (int i = 0; i < width; i++)
{
for (int j = 0; j < height; j++)
{
int index = i * height + j;
byte color = (byte)(eigenEx.Example[index]);
System.Drawing.Color c = System.Drawing.Color.FromArgb(255, color, color, color);
eigenImg.SetPixel(i, j, c);
}
}
eigenImg.Save("eigenVector-" + (k + 1) + ".jpg");
}
double val = p * p;
double activation = p * ex.Example;
node.Coordinates.Add(activation);
v += p * (activation / val);
LearningExample newEx = new LearningExample(v, 0);
normalizeRange(newEx, 256.0F, width, height);
for (int i = 0; i < width; i++)
{
for (int j = 0; j < height; j++)
{
int index = i * height + j;
byte color = (byte)(newEx.Example[index]);
System.Drawing.Color c = System.Drawing.Color.FromArgb(255, color, color, color);
img.SetPixel(i, j, c);
}
}
img.Save("output" + (l + 1) + "-" + (k + 1) + ".jpg");
}
db.add(node);
}
//foreach (EigenNode n in nodes)
//{
// printLine("n.coordinates: " + n.Coordinates.Count);
// db.add(n);
//}
printLine("Wymiar zapisywanej bazy: " + db.Dimension);
try
{
formatter.Serialize(stream, db);
}
catch (Exception ex)
{
printLine("Wujątek: " + ex.Message + " [ " + ex.StackTrace + " ]");
}
stream.Close();
}
catch (Exception ex)
{
printLine(ex.Message + " [ " + ex.StackTrace + " ] " + ex.GetType());
}
}
/// <summary>
/// Funkcja przeznaczona do badania poprawności klasyfikowania przykładów przez sieć
/// </summary>
/// <returns>
/// Zwraca true, jeśli wszystkie przykłady uczące są dobrze klasyfikowane przez sieć
/// </returns>
private bool verify()
{
foreach (LearningExample e in examples)
{
LearningExample newExample = e;
// Oblicza klasyfikacje kolejno wszystkich warstw
for (int i = 0; i < layers.Count; i++)
{
newExample = new LearningExample(layers[i].compute(newExample), newExample.ExpectedDoubleValue);
}
// Zwrócić wartość true możemy tylko wtedy, gdy ostatnia warstwa zawiera
// tylko jeden perceptron
if (layers[layers.Count - 1].OutputDimension != 2)
{
return false;
}
// Klasyfikacja ostatniego perceptronu zgadza się z wartością oczekiwaną
if (newExample.Example[1] != newExample.ExpectedDoubleValue) return false;
}
return true;
}
/// <summary>
/// Funkcja przeznaczona do klasyfikacji konkretnego przykładu
/// </summary>
/// <param name="example">
/// Przykład
/// </param>
/// <returns>
/// Klasyfikacja podanego przykładu
/// </returns>
public Vector classify(LearningExample example)
{
LearningExample newExample = example;
classificationExamples = new List<LearningExample>(layers.Count);
// Przechodzi kolejno przez wszystkie warstwy sieci
for (int i = 0; i < layers.Count; i++)
{
newExample = new LearningExample(layers[i].compute(newExample), example.ExpectedValue);
classificationExamples.Add(newExample);
}
//System.Windows.MessageBox.Show(newExample.ToString());
return newExample.Example;
}
/// <summary>
/// Zdarzenie przechwytywane w momencie poruszania myszą na canvasie.
/// Ma na celu pokacywanie, jak klasyfikowane są odpowiednie punkty na płaszczyźnie
/// przez stworzoną sieć.
/// </summary>
private void canvas_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e)
{
// Sprawdzamy, czy sieć została już utworzona
if (isNetworkCreated)
{
Point p = e.GetPosition(canvas);
// Tworzy wektor przeznaczony do przeliczenia
PerceptronLib.Vector v = new PerceptronLib.Vector(3);
v[0] = 1;
v[1] = p.X - 100;
v[2] = p.Y - 100;
// Tworzy obiekt przykładu
LearningExample ex = new LearningExample(v, 0);
// Sprawdza, na jaki kolor należy pomalować prostokąt
if (network.classify(ex)[1] == 1)
{
// Koloruje na czerwono
classRect.Fill = new SolidColorBrush(Colors.Red);
}
else
{
// Koloruje na niebiesko
classRect.Fill = new SolidColorBrush(Colors.Blue);
}
}
}
