芸能人の顔を機械学習で分類してみた（その３）

####学習済みモデルを使って画像の判定を実施

と、その前に。
[その２](https://qiita.com/yuni/items/2c88e0fb60981c26a489)で表示させられなかったtensorboardが表示できました。
前回は、
```tensorboard --logdir=./logs```
とコマンド入力していましたが、そもそもTensorBoardデータの保存先が違ったので、そりゃ表示できないですわな。
前回のコードでの保存先はここ。
```tensorboard --logdir=./test/test1/data ```
無事表示されました。
<img width="1280" alt="スクリーンショット 2018-03-28 22.52.22.png" src="https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/0e207d3b-c5db-ffff-c93b-debb2ce0fb40.png">
ん〜？

###画像の判定
実行するとき、引数に画像を与えると、0/1で返してくれる。
0：西島秀俊
1：石原さとみ

```FaceType.py
#!/usr/bin/env python
#! -*- coding: utf-8 -*-

import sys
import numpy as np
import tensorflow as tf
import cv2


NUM_CLASSES = 2
IMAGE_SIZE = 28
IMAGE_PIXELS = IMAGE_SIZE*IMAGE_SIZE*3

def inference(images_placeholder, keep_prob):
    """ モデルを作成する関数

    引数: 
      images_placeholder: inputs()で作成した画像のplaceholder
      keep_prob: dropout率のplace_holder

    返り値:
      cross_entropy: モデルの計算結果
    """
    def weight_variable(shape):
      initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1)
      return tf.Variable(initial)

    def bias_variable(shape):
      initial = tf.constant(0.1, shape=shape)
      return tf.Variable(initial)

    def conv2d(x, W):
      return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')

    def max_pool_2x2(x):
      return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 2, 2, 1],
                            strides=[1, 2, 2, 1], padding='SAME')
    
    x_image = tf.reshape(images_placeholder, [-1, 28, 28, 3])

    with tf.name_scope('conv1') as scope:
        W_conv1 = weight_variable([5, 5, 3, 32])
        b_conv1 = bias_variable([32])
        h_conv1 = tf.nn.relu(conv2d(x_image, W_conv1) + b_conv1)

    with tf.name_scope('pool1') as scope:
        h_pool1 = max_pool_2x2(h_conv1)
    
    with tf.name_scope('conv2') as scope:
        W_conv2 = weight_variable([5, 5, 32, 64])
        b_conv2 = bias_variable([64])
        h_conv2 = tf.nn.relu(conv2d(h_pool1, W_conv2) + b_conv2)

    with tf.name_scope('pool2') as scope:
        h_pool2 = max_pool_2x2(h_conv2)

    with tf.name_scope('fc1') as scope:
        W_fc1 = weight_variable([7*7*64, 1024])
        b_fc1 = bias_variable([1024])
        h_pool2_flat = tf.reshape(h_pool2, [-1, 7*7*64])
        h_fc1 = tf.nn.relu(tf.matmul(h_pool2_flat, W_fc1) + b_fc1)
        h_fc1_drop = tf.nn.dropout(h_fc1, keep_prob)

    with tf.name_scope('fc2') as scope:
        W_fc2 = weight_variable([1024, NUM_CLASSES])
        b_fc2 = bias_variable([NUM_CLASSES])

    with tf.name_scope('softmax') as scope:
        y_conv=tf.nn.softmax(tf.matmul(h_fc1_drop, W_fc2) + b_fc2)

    return y_conv

if __name__ == '__main__':
    test_image = []
    for i in range(1, len(sys.argv)):
        img = cv2.imread(sys.argv[i])
        img = cv2.resize(img, (28, 28))
        test_image.append(img.flatten().astype(np.float32)/255.0)
    test_image = np.asarray(test_image)

    images_placeholder = tf.placeholder("float", shape=(None, IMAGE_PIXELS))
    labels_placeholder = tf.placeholder("float", shape=(None, NUM_CLASSES))
    keep_prob = tf.placeholder("float")

    logits = inference(images_placeholder, keep_prob)
    sess = tf.InteractiveSession()

    saver = tf.train.Saver()
    sess.run(tf.global_variables_initializer())
    saver.restore(sess, "model.ckpt")

    for i in range(len(test_image)):
        pred = np.argmax(logits.eval(feed_dict={ 
            images_placeholder: [test_image[i]],
            keep_prob: 1.0 })[0])
        print (pred)
```
が、しかし。
顔を切り出した画像で学習させておりますので、顔の切り出し後の画像でしか正確な判定はできません。

#####結果
```$ python3 FaceType.py ./fc0c597d5dad95acf207adff0b2f7c8a44f3383caf16f6b82a75ba8412459de0.jpg
0```

使った画像
![fc0c597d5dad95acf207adff0b2f7c8a44f3383caf16f6b82a75ba8412459de0.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/eec982cd-cb66-b7c9-f11c-8f5b5c17fa00.jpeg)
fc0c597d5dad95acf207adff0b2f7c8a44f3383caf16f6b82a75ba8412459de0.jpg
しっかり西島秀俊が0と判定されました。

切り出し後の画像で、train/testどちらにも使ってない画像
西島秀俊：7枚
石原さとみ：9枚
を使って判定させてみたところ、全問正解でした。

いちいち顔を切り出した後に判定するのはだるいので、引数に与えた画像から顔検出して判定するやつはこちら。
引数で与えられた画像をopenCVで顔検出してから判定します。

```FaceType1.py
#!/usr/bin/env python
#! -*- coding: utf-8 -*-

import sys
import numpy as np
import tensorflow as tf
import cv2
import os


NUM_CLASSES = 2
IMAGE_SIZE = 28
IMAGE_PIXELS = IMAGE_SIZE*IMAGE_SIZE*3
#カスケード分類器ロード
cascade_path = "/Users/yuni/anaconda/lib/python3.6/site-packages/cv2/data/haarcascade_frontalface_alt.xml"


def inference(images_placeholder, keep_prob):
    """ モデルを作成する関数

    引数: 
      images_placeholder: inputs()で作成した画像のplaceholder
      keep_prob: dropout率のplace_holder

    返り値:
      cross_entropy: モデルの計算結果
    """
    def weight_variable(shape):
      initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1)
      return tf.Variable(initial)

    def bias_variable(shape):
      initial = tf.constant(0.1, shape=shape)
      return tf.Variable(initial)

    def conv2d(x, W):
      return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')

    def max_pool_2x2(x):
      return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 2, 2, 1],
                            strides=[1, 2, 2, 1], padding='SAME')
    
    x_image = tf.reshape(images_placeholder, [-1, 28, 28, 3])

    with tf.name_scope('conv1') as scope:
        W_conv1 = weight_variable([5, 5, 3, 32])
        b_conv1 = bias_variable([32])
        h_conv1 = tf.nn.relu(conv2d(x_image, W_conv1) + b_conv1)

    with tf.name_scope('pool1') as scope:
        h_pool1 = max_pool_2x2(h_conv1)
    
    with tf.name_scope('conv2') as scope:
        W_conv2 = weight_variable([5, 5, 32, 64])
        b_conv2 = bias_variable([64])
        h_conv2 = tf.nn.relu(conv2d(h_pool1, W_conv2) + b_conv2)

    with tf.name_scope('pool2') as scope:
        h_pool2 = max_pool_2x2(h_conv2)

    with tf.name_scope('fc1') as scope:
        W_fc1 = weight_variable([7*7*64, 1024])
        b_fc1 = bias_variable([1024])
        h_pool2_flat = tf.reshape(h_pool2, [-1, 7*7*64])
        h_fc1 = tf.nn.relu(tf.matmul(h_pool2_flat, W_fc1) + b_fc1)
        h_fc1_drop = tf.nn.dropout(h_fc1, keep_prob)

    with tf.name_scope('fc2') as scope:
        W_fc2 = weight_variable([1024, NUM_CLASSES])
        b_fc2 = bias_variable([NUM_CLASSES])

    with tf.name_scope('softmax') as scope:
        y_conv=tf.nn.softmax(tf.matmul(h_fc1_drop, W_fc2) + b_fc2)

    return y_conv

images_placeholder = tf.placeholder("float", shape=(None, IMAGE_PIXELS))
labels_placeholder = tf.placeholder("float", shape=(None, NUM_CLASSES))
keep_prob = tf.placeholder("float")

logits = inference(images_placeholder, keep_prob)
sess = tf.InteractiveSession()

saver = tf.train.Saver()
sess.run(tf.global_variables_initializer())
saver.restore(sess, "model.ckpt")

if __name__ == '__main__':
    test_image = []
    for i in range(1, len(sys.argv)):
        img = cv2.imread(sys.argv[i])
        #グレースケール変換
        image_gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_RGB2GRAY)

        #カスケード分類器の特徴量を取得する
        cascade = cv2.CascadeClassifier(cascade_path)


        #物体認識（顔認識）の実行
        facerect = cascade.detectMultiScale(image_gray, scaleFactor=1.1, minNeighbors=1, minSize=(1, 1))

        if len(facerect) == 1:
            print ("顔認識に成功しました。")
            print (facerect)

            #検出した顔の処理
            for rect in facerect:
                #顔だけ切り出して保存
                x = rect[0]
                y = rect[1]
                width = rect[2]
                height = rect[3]
                dst = img[y:y+height, x:x+width]
                new_image_path = "./result/" + sys.argv[1]
                cv2.imwrite(new_image_path, dst)

        elif len(facerect) > 1:
            # 複数顔が検出された場合はスキップ
            print ("顔が複数認識されました")
            print (facerect)

            if len(facerect) > 0:
                color = (255, 255, 255) #白
                for rect in facerect:
                    #検出した顔を囲む矩形の作成
                    cv2.rectangle(image, tuple(rect[0:2]),tuple(rect[0:2] + rect[2:4]), color, thickness=2)            quit()

        else:
            # 顔検出に失敗した場合もスキップ
            print ("顔が認識できません。")
            quit()
        
        #形式を変換
        img = cv2.resize(img, (28, 28))
        test_image.append(img.flatten().astype(np.float32)/255.0)
    test_image = np.asarray(test_image)

    for i in range(len(test_image)):
        pred = np.argmax(logits.eval(feed_dict={ 
            images_placeholder: [test_image[i]],
            keep_prob: 1.0 })[0])
        print (pred)
```

#####結果
```$ python3 FaceType1.py ./fc0c597d5dad95acf207adff0b2f7c8a44f3383caf16f6b82a75ba8412459de0.jpg
[ INFO:0] Initialize OpenCL runtime...
顔認識に成功しました。
[[107  74 164 164]]
0```

使った画像
![fc0c597d5dad95acf207adff0b2f7c8a44f3383caf16f6b82a75ba8412459de0.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/19d6db48-8366-f7d8-17c0-e0224a2f0c0a.jpeg)
fc0c597d5dad95acf207adff0b2f7c8a44f3383caf16f6b82a75ba8412459de0.jpg
（さっきの切り出し後の画像と一緒です。）

ちゃんと西島秀俊(0)と判定されました。パチパチ

と思ったのは一瞬で...

###他の画像でも検証
```$ python3 FaceType1.py ./f61a4affa931e919b890d752d858a12500d168780e3b74835779033e590e009a.jpg
[ INFO:0] Initialize OpenCL runtime...
顔認識に成功しました。
[[175 138 195 195]]
1
```
![f61a4affa931e919b890d752d858a12500d168780e3b74835779033e590e009a.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/d4fcd6b8-8e0d-2b0e-c85b-ae65d25335d6.jpeg)
f61a4affa931e919b890d752d858a12500d168780e3b74835779033e590e009a.jpg
むむっ！
石原さとみ(1)判定されとる！
不正解。


```$ python3 FaceType1.py ./f533ce4c731b97c8a76033137e58a53cf0787907f679739910d53f92359a8d53.jpeg
[ INFO:0] Initialize OpenCL runtime...
顔認識に成功しました。
[[188   4 108 108]]
0
```
![f533ce4c731b97c8a76033137e58a53cf0787907f679739910d53f92359a8d53.jpeg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/6c9b570a-bddc-3872-093b-338d7564cee6.jpeg)
f533ce4c731b97c8a76033137e58a53cf0787907f679739910d53f92359a8d53.jpeg
正解。


```$ python3 FaceType1.py ./f91423f635a5cd00cbee3e155bf402bd117a7e906726b258c1f06217aa1a19ef.jpeg
[ INFO:0] Initialize OpenCL runtime...
顔認識に成功しました。
[[181  31 230 230]]
0```
![f91423f635a5cd00cbee3e155bf402bd117a7e906726b258c1f06217aa1a19ef.jpeg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/527e68cb-d12c-2603-3932-9594a00d090b.jpeg)
f91423f635a5cd00cbee3e155bf402bd117a7e906726b258c1f06217aa1a19ef.jpeg
正解。

```$ python3 FaceType1.py ./fac5417282ce6273a670e1effcaa40f66befc890fd1fba5d5e77a36bf930b05f.jpg
[ INFO:0] Initialize OpenCL runtime...
顔認識に成功しました。
[[224  47 120 120]]
0```
![fac5417282ce6273a670e1effcaa40f66befc890fd1fba5d5e77a36bf930b05f.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/9fdd8250-4851-9482-9503-df6cfeb1140a.jpeg)
fac5417282ce6273a670e1effcaa40f66befc890fd1fba5d5e77a36bf930b05f.jpg
正解。


```$ python3 FaceType1.py ./fb1bf6b612e02606be103e7dd6e9dffbcd34b237c39309baea1b8965c37bb82f.jpg
[ INFO:0] Initialize OpenCL runtime...
顔認識に成功しました。
[[109  46 180 180]]
0
```![fb1bf6b612e02606be103e7dd6e9dffbcd34b237c39309baea1b8965c37bb82f.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/f30e1fb6-691f-1ac9-aeba-4d42875eae94.jpeg)
fb1bf6b612e02606be103e7dd6e9dffbcd34b237c39309baea1b8965c37bb82f.jpg
正解。


```$ python3 FaceType1.py ./fe9872d55ad2c90fa366a6755fb24e8d5ddee6ab8e65ad796ec62ec4abe1dc39.jpg
[ INFO:0] Initialize OpenCL runtime...
顔認識に成功しました。
[[303  49  70  70]]
1```
![fe9872d55ad2c90fa366a6755fb24e8d5ddee6ab8e65ad796ec62ec4abe1dc39.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/fff7cb58-55b7-eeb8-0bbc-ac03783e640b.jpeg)
fe9872d55ad2c90fa366a6755fb24e8d5ddee6ab8e65ad796ec62ec4abe1dc39.jpg
不正解。

顔認識はできているのに。
![fe9872d55ad2c90fa366a6755fb24e8d5ddee6ab8e65ad796ec62ec4abe1dc39.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/3c1bf913-6189-755d-21c0-271f48778e8b.jpeg)
./result/fe9872d55ad2c90fa366a6755fb24e8d5ddee6ab8e65ad796ec62ec4abe1dc39.jpg
実行ファイルがある階層にresultフォルダがあって、そこに顔切り出し後の画像が保存される。

この顔切り出し後の画像で、FaceType.py（この記事で最初に記載したプログラム）で検証。
```$ python3 FaceType.py ./result/fe9872d55ad2c90fa366a6755fb24e8d5ddee6ab8e65ad796ec62ec4abe1dc39.jpg
0```
正解。
え、なんでなん？



###ちなみに
自分の顔でやってみた。
![IMG_6154.JPG](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/058ef79d-0d47-d6ec-b285-64cbf5763720.jpeg)
顔の切り出しはあらかじめやっておく。
![IMG_6154.JPG](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/223989/17fccef4-cec8-a760-7189-f2a03efe34c1.jpeg)

全問正解中のFaceType.pyで実行。
```$ python3 FaceType.py ./IMG_6154.JPG
1```

石原さとみ(1)に判定された〜。
はあ〜っ、ドキドキした〜（汗）
女性に判定されてよかったw

疑問点は残るけど、安心したのでお疲れ様でした。


(2018.4.7追記)
FaceType1.pyのコード間違ってたので修正したものを[その５](https://qiita.com/yuni/items/2db984057095cfc59df8)に記載しました。