在Windows下运行Felzenszwalb的star-cascade DPM(Deformable Part Models)目标检测Matlab源码

文章转自：/article/2630230.html

可变形部件模型Deformable Part Models(DPM)是非常经典的目标检测算法，由Felzenszwalb提出，本文介绍如何在windows下运行Felzenszwalb给出的DPM算法的star-cascade版本voc-release4.01-star-cascade，相比于基本版本voc-release4.01，star-cascade版本增加了PCA降维，检测速度可提高十几倍。

有关Deformable Part Model参见论文

A Discriminatively Trained, Multiscale,Deformable Part Model[CVPR
2008]的中文翻译

Object Detection with Discriminatively Trained Part Based Models[PAMI 2010]的中文翻译

及 有关可变形部件模型(Deformable Part Model)的一些说明

Deformable Part Model 相关网页(其中有源码下载)：http://www.cs.berkeley.edu/~rbg/latent/index.html

star-cascade版本相关网页(其中有源码下载)：http://people.cs.uchicago.edu/~rbg/star-cascade/

Pedro Felzenszwalb的个人主页：http://cs.brown.edu/~pff/

PASCAL VOC 目标检测挑战：http://pascallin.ecs.soton.ac.uk/challenges/VOC/

同样，Felzenszwalb给出的star-cascade DPM也只能在Linux或Mac系统上运行，我们可以对其进行一些修改，使之可以在Windows的Matlab上跑起来。

我的环境：Win7 + Matlab R2012b(其中配置VS2010中的c++编译器)

首先，在作者的网站上下载源码，由于star-cascade必须在DPM的基本版本之上运行，所以还需要下载对应的DPM源码，我这里用的都是第4版，即voc-release4.01
和 voc-release4.01-star-cascade。下载完成后首先要在Windows上把voc-release4.01跑起来，详见这篇文章：

在Windows下运行Felzenszwalb的Deformable Part Models(voc-release4.01)目标检测matlab源码

下载完voc-release4.01-star-cascade后，将star-cascade文件夹解压到voc-release4.01文件夹中(因为要在DPM之上运行)。发现其中有很多“._”开头的文件，这些是Linux或Mac系统上使用的(具体我也不是很懂)，全部删掉，windows下用不到。其子文件夹data中的._开头的文件也可以删掉。

然后用notepad++或其他编辑器打开README，看看说明。README中说先进入star-cascade文件夹，编译源码，然后退回到voc-release4目录运行。在Linux下可以直接运行作者写好的Makefile文件进行编译，在windows上我们需要手动编译。打开Makefile文件，大体上看一看，发现需要编译cascade.cc，model.cc和fconv_var_dim.cc三个文件，接下来尝试用mex进行编译，看看会遇到什么错误。

步骤1 编译cascade.cpp和model.cpp

首先将cascade.cc，model.cc，fconv_var_dim.cc这三个文件的扩展名都改为.cpp，否则windows中无法识别cc文件。然后将matlab的工作目录定位到star-cascade文件夹。cascade.cpp和model.cpp需要同时编译，在matlab命令行中输入：

[html] view
plaincopy





>> mex cascade.cpp model.cpp

出现错误提示：

[html] view
plaincopy





\voc-release4.01-star-cascade\star-cascade\timer.h(6) : fatal error C1083: Cannot open include file: 'sys/time.h': No such file or directory

D:\PROGRA~1\MATLAB\R2012B\BIN\MEX.PL: Error: Compile of 'cascade.cpp' failed.

Error using mex (line 206)

Unable to complete successfully.

是说找不到timer.h中的sys/time.h头文件，网上查了查，这是linux中的文件，将“sys/”去掉，直接include time.h，因为windows中也有time.h。再次输入上面的编译命令，结果为：

[html] view
plaincopy





voc-release4.01-star-cascade\star-cascade\timer.h(21) : error C2079: 'tv' uses undefined struct 'timer::tic::timeval'

voc-release4.01-star-cascade\star-cascade\timer.h(22) : error C3861: 'gettimeofday': identifier not found

voc-release4.01-star-cascade\star-cascade\timer.h(23) : error C2228: left of '.tv_sec' must have class/struct/union type is 'int'

voc-release4.01-star-cascade\star-cascade\timer.h(23) : error C2228: left of '.tv_usec' must have class/struct/union type is 'int'

voc-release4.01-star-cascade\star-cascade\timer.h(28) : error C2079: 'tv' uses undefined struct 'timer::toc::timeval'

voc-release4.01-star-cascade\star-cascade\timer.h(29) : error C3861: 'gettimeofday': identifier not found

voc-release4.01-star-cascade\star-cascade\timer.h(30) : error C2228: left of '.tv_sec' must have class/struct/union type is 'int'

voc-release4.01-star-cascade\star-cascade\timer.h(30) : error C2228: left of '.tv_usec' must have class/struct/union type is 'int'

说明windows中的time.h和linux中的不一样，没有结构体timeval的定义，也没有gettimeofday函数，网上找了一段替代linux中的gettimeofday函数的代码，加到timer.h文件中，同时再加两个头文件，修改完的timer.h文件如下：

[cpp] view
plaincopy





#ifndef _TIMER_H_

#define _TIMER_H_



#include <string>

#include <sstream>

//#include <sys/time.h> //windows下的time.h中没有timeval定义

#include<windows.h> //windows下代替<sys/time.h>

#include<time.h> //windows下代替<sys/time.h>





using namespace std;



//windows下没有gettimeofday函数，从网上找的一个替代函数

int gettimeofday(struct timeval *tp, void *tzp)

{

time_t clock;

struct tm tm;

SYSTEMTIME wtm;

GetLocalTime(&wtm);

tm.tm_year = wtm.wYear - 1900;

tm.tm_mon = wtm.wMonth - 1;

tm.tm_mday = wtm.wDay;

tm.tm_hour = wtm.wHour;

tm.tm_min = wtm.wMinute;

tm.tm_sec = wtm.wSecond;

tm. tm_isdst = -1;

clock = mktime(&tm);

tp->tv_sec = clock;

tp->tv_usec = wtm.wMilliseconds * 1000;

return (0);

}





class timer {

public:

timer(string timer_name) {

name = timer_name;

total_time = 0;

calls = 0;

};



~timer() {};



void tic() {

struct timeval tv;

gettimeofday(&tv, NULL);

last_time = (double)tv.tv_sec + 1e-6*(double)tv.tv_usec;

calls++;

};



void toc() {

struct timeval tv;

gettimeofday(&tv, NULL);

double cur_time = (double)tv.tv_sec + 1e-6*(double)tv.tv_usec;

total_time += cur_time - last_time;

};



const char *msg() {

ostringstream oss;

oss << "timer '" << name

<< "' = " << total_time << " sec in "

<< calls << " call(s)";

return oss.str().c_str();

};



void mexPrintTimer() {

mexPrintf("timer '%s' = %f sec in %d call(s)\n", name.c_str(), total_time, calls);

};



double getTotalTime() {

return total_time;

};



private:

string name;

int calls;

double last_time;

double total_time;

};



#endif

改完timer.h后，再次编译，错误提示为：

[html] view
plaincopy





cascade.cpp(116) : error C2065: 'INFINITY' : undeclared identifier

cascade.cpp(130) : error C2065: 'INFINITY' : undeclared identifier

cascade.cpp(170) : error C2065: 'INFINITY' : undeclared identifier

cascade.cpp(216) : error C2065: 'INFINITY' : undeclared identifier

cascade.cpp(217) : error C2065: 'INFINITY' : undeclared identifier

cascade.cpp(218) : error C2065: 'INFINITY' : undeclared identifier

cascade.cpp(219) : error C2065: 'INFINITY' : undeclared identifier

INFINITY是linux中的无穷大，windows下没有，可以自己定义一个，在cascade.cpp中增加下面的语句：

[cpp] view
plaincopy





//INFINITY是Linux下的无穷大标志，windows下没有，自己定义一个

#define INFINITY 0xFFFFFFFFF

然后继续mex cascade.cpp model.cpp，没有错误了。

步骤2 编译fconv_var_dim.cpp

在matlab命令行中输入：

[html] view
plaincopy





>> mex fconv_var_dim.cpp

提示为：

[html] view
plaincopy





fconv_var_dim.cpp(2) : fatal error C1083: Cannot open include file: 'pthread.h': No such file or directory

D:\PROGRA~1\MATLAB\R2012B\BIN\MEX.PL: Error: Compile of 'fconv_var_dim.cpp' failed.

Error using mex (line 206)

Unable to complete successfully.

找不到pthread.h，可以从这个网站下载Pthreads的win32版本，下载整个pthreads-w32-2-9-1-release压缩包，我们要用到其中两个头文件。

将pthread.h的目录添加到环境变量，嫌麻烦的话直接把pthread.h放到VS2010安装目录的include文件夹中。再次编译，提示：

[html] view
plaincopy





C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\INCLUDE\pthread.h(299) : fatal error C1083: Cannot open include file: 'sched.h': No such file or directory

D:\PROGRA~1\MATLAB\R2012B\BIN\MEX.PL: Error: Compile of 'fconv_var_dim.cpp' failed.

Error using mex (line 206)

Unable to complete successfully.

sched.h就是我们需要的第二个文件，也在pthreads-w32-2-9-1-release中，把它也复制到VS2010的include文件夹中，再次编译，提示：

[html] view
plaincopy





\voc-release4.01-star-cascade\star-cascade\fconv_var_dim.cpp(77) : error C4716: 'process' : must return a value

D:\PROGRA~1\MATLAB\R2012B\BIN\MEX.PL: Error: Compile of 'fconv_var_dim.cpp' failed.

Error using mex (line 206)

Unable to complete successfully.

打开fconv_var_dim.cpp文件，看process函数的定义，函数类型是void *，但函数体中没有return，在windows中运行voc-release4.01的文章中说过，可以通过将process函数的类型改为void来解决没有返回值的错误，但这里如果还这样改的话会出现下面的错误：

[html] view
plaincopy





fconv_var_dim.cpp(128) : error C2664: 'pthread_create' : cannot convert parameter 3 from 'void (__cdecl *)(void *)' to 'void *(__cdecl *)(void *)'

None of the functions with this name in scope match the target type

D:\PROGRA~1\MATLAB\R2012B\BIN\MEX.PL: Error: Compile of 'fconv_var_dim.cpp' failed.

Error using mex (line 206)

Unable to complete successfully.

因为后面有个用process函数做参数的地方：

[cpp] view
plaincopy





if (pthread_create(&ts[i], NULL, process, (void *)&td[i]))

改变process函数的类型会导致参数类型不匹配而无法传参。

怎么办呢，到这里我也没辙了。

***去google上查，偶然发现一个大牛的个人主页，他做了star-cascade DPM算法的改进，网页上有源码下载，使用说明里有句话：

The distribution comes with precomputed mex files for 64-bit windows, linux and mac systems.也就是说他为64位的windows、linux和mac系统编译好了文件，那么他的源码会不会是win32上的呢，赶紧下载下来一看，果真，他提供了win32版本的和MacOSX版本的源码，而且也是基于voc-release4进行改进的。所以，我们可以下载 http://vision.mas.ecp.fr/Personnel/iasonas/dpms.html 上的dtbb_1.zip源码，解压后，进入star-cascade目录，可以看到几个cc文件都为64位系统mex编译好了，真是良心啊。



.mexa64是给linux-64编译好的，.mexmaci64是给Mac-64编译好的，.mexw64是为win-x64编译好的。所以，如果你是64位系统，就不用编译了，人家已经给弄好啦。我们编译完成后，会生成一个后缀为.mexw32的文件，这个文件可以看做c++和matlab之间的一个接口，可以在matlab中调用，实现matlab和c++混合编程。

再仔细看看，发现他写了个makefile_windows.m文件，方便windows用户快速编译，其实里面也就两句话：

[html] view
plaincopy





mex cascade.cc model.cpp

mex fconv_var_dim.cpp

不用说，几个需要编译的cpp文件肯定也已经针对win32系统做了修改，我们可以挨个看看，cascade.cpp中，他直接将include timer.h注释掉了，所以timer.h中不兼容windows的都不用管了，更简单，加入了INFINITY的定义 #define INFINITY 1e5。再看看fconv_var_dim.cpp，也就是我不会改的地方，他是在process函数的末尾加上：

[cpp] view
plaincopy





#ifdef MThread

thread_exit(NULL);

#else

eturn NULL;

#endif

然后将用到process函数的地方改为：

[cpp] view
plaincopy





#ifdef MThread

(pthread_create(&ts[i], NULL, process, (void *)&td[i]))

mexErrMsgTxt("Error creating thread");

#else

process((void *)&td[i]);

mxSetCell(plhs[0], i, td[i].mxC);

#endif

我们直接用他的fconv_var_dim.cpp文件替换原来的，再次mex fconv_var_dim.cpp，无错误提示，成功了。

步骤3 运行star-cascade

将matlab的工作目录返回到voc-release4.01，先输入命令：

[html] view
plaincopy





addpath star-cascade

将star-cascade加入搜索目录，然后调用cascade_demo，就可以看到检测结果啦。







最后再提一下，这个网站 http://vision.mas.ecp.fr/Personnel/iasonas/dpms.html 上的DPM算法改进应该很不错，以前没接触到，以后要好好看看。最想说的是，此网站提供的源码真心不错。