OpenCV自学笔记二十三：K近邻算法

ironmao2023-09-23 13:58

**K近邻算法（K-Nearest Neighbors，简称KNN）是一种常用的监督学习算法，可以用于分类和回归问题。**在OpenCV中，KNN算法有相应的函数实现，主要包含在ml模块中。

KNN算法的原理很简单，它基于样本之间的距离来进行分类或回归。对于分类问题，KNN算法将未知样本与训练集中的样本逐个比较距离，并选择距离最近的K个邻居样本，根据这K个邻居样本的标签进行投票，将未知样本归类为票数最多的标签。对于回归问题，KNN算法将未知样本与训练集中的样本逐个比较距离，并选择距离最近的K个邻居样本，然后取这K个邻居样本的平均值作为未知样本的预测值。

在OpenCV中，KNN算法的函数为`cv.ml.KNearest_create()`。下面是一个使用KNN算法进行分类的示例代码：

import cv2 as cv

import numpy as np

# 创建KNN对象

knn = cv.ml.KNearest_create()

# 准备训练数据

trainData = np.array([[1, 1], [1, 3], [2, 2], [2, 4]], dtype=np.float32)

responses = np.array([0, 0, 1, 1], dtype=np.float32)

# 训练KNN模型

knn.train(trainData, cv.ml.ROW_SAMPLE, responses)

# 准备测试数据

testData = np.array([[3, 1]], dtype=np.float32)

# 使用KNN分类

_, results, _, _ = knn.findNearest(testData, 1)

print("结果：", results)

在上述示例中，我们首先创建了一个KNN对象。然后，准备训练数据`trainData`和对应的标签`responses`。接下来，使用`train()`函数对KNN模型进行训练。最后，准备测试数据`testData`，并使用`findNearest()`函数进行分类预测，其中参数1表示选择距离最近的1个邻居样本。

运行以上代码，将输出结果为`结果： [[0.]]`，表示测试数据被分类为标签0。

除了分类问题，KNN算法还可以用于回归问题。回归问题与分类问题类似，只是需要使用`cv.ml.KNearest_create()`创建的KNN对象设置`cv.ml.KNearest_REGRESSOR`标志，并且使用`findNearest()`函数的返回值来得到预测的连续值。