Merge pull request #1 from NabilOuldHamou/dev

Dev
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Nabil Ould Hamou 2025-01-08 12:21:30 +01:00 committed by GitHub
commit 7b9a76cdd8
No known key found for this signature in database
GPG key ID: B5690EEEBB952194
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1
.gitignore vendored Normal file
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@ -0,0 +1 @@
.venv/

View file

@ -1,2 +1,34 @@
# SignsDetectionAI
AI project for my classes
<h1 align="center">Signs Detection AI</h1>
AI project for the Introduction to AI course at Université de Tours for the ISA Masters.
## Requirements
- Python 3.12
## Installation
Start by creating a virtual environment (Optional)
```bash
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
```
Install the dependencies
```bash
pip install -r pip-dependencies.txt
```
## Running the project
Run the project
```bash
python main.py
```
## Testing
## Documentation
## Authors
- Nabil Ould Hamou - [@NabilOuldHamou](https://github.com/NabilOuldHamou)
- Yanis Bouarfa - [@Yanax373](https://github.com/Yanax373)

BIN
data/page.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 460 KiB

BIN
data/plan.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 8.1 MiB

78
generate_dataset.py Normal file
View file

@ -0,0 +1,78 @@
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
import os
# Répertoire pour sauvegarder les images générées
output_dir = "data/catalogue"
# Définir la taille de la police et de l'image
font_size = 20 # Ajustez pour la taille souhaitée
image_size = (28, 28) # Taille de l'image pour chaque caractère
# Listes des caractères à générer
uppercase_letters = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
lowercase_letters = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
numbers = "0123456789"
# Chemin vers le fichier de police (à mettre à jour avec un chemin valide sur votre système)
font_path = "arial.ttf" # Assurez-vous que cette police est disponible
# Créer le répertoire de sortie s'il n'existe pas
os.makedirs(output_dir, exist_ok=True)
# Fonction pour créer des images de caractères
def create_character_image(character, output_path):
"""
Crée une image contenant un caractère spécifique et la sauvegarde dans le chemin donné.
:param character: Caractère à dessiner
:param output_path: Chemin sauvegarder l'image
"""
# Créer une image vierge avec un fond blanc
img = Image.new("RGB", image_size, "white")
draw = ImageDraw.Draw(img)
# Charger la police
try:
font = ImageFont.truetype(font_path, font_size)
except IOError:
print(f"Fichier de police introuvable : {font_path}")
return
# Calculer la position du texte pour centrer le caractère
bbox = font.getbbox(character)
text_width = bbox[2] - bbox[0]
text_height = bbox[3] - bbox[1]
text_x = (image_size[0] - text_width) // 2
text_y = (image_size[1] - text_height) // 2
# Dessiner le caractère sur l'image
draw.text((text_x, text_y), character, font=font, fill="black")
# Sauvegarder l'image
img.save(output_path)
# Générer des images pour les lettres majuscules et minuscules
for upper, lower in zip(uppercase_letters, lowercase_letters):
upper_dir = os.path.join(output_dir, f"{upper}_") # Sous-dossier pour les majuscules
lower_dir = os.path.join(output_dir, upper) # Sous-dossier pour les minuscules
os.makedirs(upper_dir, exist_ok=True) # Créer le sous-dossier pour les majuscules
os.makedirs(lower_dir, exist_ok=True) # Créer le sous-dossier pour les minuscules
# Sauvegarder l'image de la lettre majuscule
upper_image_path = os.path.join(upper_dir, f"{upper}.png")
create_character_image(upper, upper_image_path)
# Sauvegarder l'image de la lettre minuscule
lower_image_path = os.path.join(lower_dir, f"{lower}.png")
create_character_image(lower, lower_image_path)
# Générer des images pour les chiffres
for num in numbers:
num_dir = os.path.join(output_dir, num) # Sous-dossier pour chaque chiffre
os.makedirs(num_dir, exist_ok=True) # Créer le sous-dossier
num_image_path = os.path.join(num_dir, f"{num}.png")
create_character_image(num, num_image_path)
print(f"Les images des lettres et des chiffres ont été générées dans le répertoire : {output_dir}")

93
main.py Normal file
View file

@ -0,0 +1,93 @@
import os
import subprocess
from src.pipeline import ObjectDetectionPipeline
from src.classifiers.bayesian import BayesianClassifier
# Définissez le mode d'analyse ici : "plan" ou "page"
analysis_mode = "plan"
if __name__ == "__main__":
# Configuration en fonction du mode sélectionné
if analysis_mode == "plan":
model_path = "models/bayesian_modelPLAN.pth"
image_path = "data/plan.png"
else:
model_path = "models/bayesian_modelPAGE.pth"
image_path = "data/page.png"
# Lancement de l'entraînement avec le mode choisi
print(f"Entraînement en cours avec le mode {analysis_mode}...")
try:
subprocess.run(["python", "train.py", "--mode", analysis_mode], check=True)
print("Entraînement terminé avec succès.")
except subprocess.CalledProcessError as e:
print(f"Une erreur s'est produite pendant l'entraînement : {e}")
exit(1)
# Chargement du modèle bayésien
print(f"Chargement du modèle depuis {model_path}...")
bayesian_model = BayesianClassifier(mode=analysis_mode)
try:
bayesian_model.load_model(model_path)
print(f"Modèle chargé depuis {model_path}.")
except Exception as e:
print(f"Erreur lors du chargement du modèle : {e}")
exit(1)
# Vérification de l'existence de l'image de test
if not os.path.exists(image_path):
print(f"L'image spécifiée ({image_path}) n'existe pas.")
exit(1)
# Création du dossier de sortie si nécessaire
output_dir = "output"
if not os.path.exists(output_dir):
os.makedirs(output_dir)
# Initialisation de la pipeline
print("Initialisation de la pipeline...")
pipeline = ObjectDetectionPipeline(image_path=image_path, model=bayesian_model, output_dir=output_dir)
# Configuration du mode d'analyse dans la pipeline
pipeline.set_mode(analysis_mode)
# Chargement de l'image de test
print("Chargement de l'image...")
try:
pipeline.load_image()
except FileNotFoundError as e:
print(e)
exit(1)
# Détection et classification des objets
print("Détection et classification des objets en cours...")
try:
class_counts, detected_objects, total_objects, ignored_objects, identified_objects = pipeline.detect_and_classify_objects()
print(f"Objets détectés par classe : {class_counts}")
print("Résumé de la détection :")
print(f"- Nombre total d'objets : {total_objects}")
print(f"- Objets identifiés : {identified_objects}")
print(f"- Objets ignorés : {ignored_objects}")
except Exception as e:
print(f"Erreur pendant la détection/classification : {e}")
exit(1)
# Sauvegarde et visualisation des résultats
print("Sauvegarde et affichage des résultats...")
pipeline.display_results(class_counts, detected_objects)
# Affichage de l'histogramme des classes détectées
print("Affichage de l'histogramme des résultats...")
try:
pipeline.display_histogram(class_counts)
except Exception as e:
print(f"Erreur lors de l'affichage de l'histogramme : {e}")
# Affichage du nuage de points
print("Affichage du nuage de points...")
try:
pipeline.display_scatter_plot(class_counts)
except Exception as e:
print(f"Erreur lors de l'affichage du nuage de points : {e}")
print(f"Tous les résultats sont sauvegardés dans le dossier : {output_dir}")

6
pip-dependencies.txt Normal file
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@ -0,0 +1,6 @@
opencv-python
torch
tensorflow
numpy
pandas
matplotlib

188
src/classifiers/bayesian.py Normal file
View file

@ -0,0 +1,188 @@
import os
import cv2
import numpy as np
import torch
from collections import defaultdict
import matplotlib.pyplot as plt
class BayesianClassifier:
def __init__(self, mode="page"):
self.feature_means = {}
self.feature_variances = {}
self.class_priors = {}
self.classes = []
# Définir les classes autorisées selon le mode choisi
self.allowed_classes = (
['Figure1', 'Figure2', 'Figure3', 'Figure4', 'Figure5', 'Figure6']
if mode == "plan"
else ['2', 'd', 'I', 'n', 'o', 'u']
)
# Initialisation du descripteur HOG avec des paramètres standards
self.hog = cv2.HOGDescriptor(
_winSize=(28, 28),
_blockSize=(8, 8),
_blockStride=(4, 4),
_cellSize=(8, 8),
_nbins=9,
)
def extract_features(self, image):
"""Extraire les caractéristiques d'une image donnée."""
try:
# Convertir en niveaux de gris si l'image est en couleurs
if len(image.shape) == 3 and image.shape[2] == 3:
gray_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
else:
gray_image = image
# Appliquer un seuillage adaptatif pour la segmentation
binary_image = cv2.adaptiveThreshold(
gray_image, 255, cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C, cv2.THRESH_BINARY_INV, 11, 2
)
# Trouver les contours
contours, _ = cv2.findContours(
binary_image, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE
)
if not contours:
print("Aucun contour trouvé.")
return np.array([])
features = []
for contour in contours:
if cv2.contourArea(contour) < 20: # Filtrer les petites zones
continue
x, y, w, h = cv2.boundingRect(contour)
letter_image = gray_image[y:y + h, x:x + w]
letter_image = cv2.resize(letter_image, (28, 28))
# Calculer les descripteurs HOG
hog_features = self.hog.compute(letter_image)
features.append(hog_features.flatten())
features = np.array(features)
if features.size == 0:
return np.array([])
# Normaliser les caractéristiques
norms = np.linalg.norm(features, axis=1, keepdims=True)
features = features / np.where(norms > 1e-6, norms, 1)
return features
except Exception as e:
print(f"Erreur dans l'extraction des caractéristiques : {e}")
return np.array([])
def train(self, dataset_path):
"""Entraîner le modèle Bayésien à partir d'un ensemble de données."""
class_features = defaultdict(list)
total_samples = 0
for class_name in os.listdir(dataset_path):
if class_name not in self.allowed_classes:
continue
class_folder_path = os.path.join(dataset_path, class_name)
if os.path.isdir(class_folder_path):
if class_name not in self.classes:
self.classes.append(class_name)
for img_name in os.listdir(class_folder_path):
img_path = os.path.join(class_folder_path, img_name)
if os.path.isfile(img_path):
image = cv2.imread(img_path)
if image is not None:
features = self.extract_features(image)
if features.size > 0:
for feature in features:
class_features[class_name].append(feature)
total_samples += len(features)
else:
print(f"Aucune caractéristique extraite pour {img_path}")
else:
print(f"Échec du chargement de l'image : {img_path}")
# Calculer les moyennes, variances et probabilités a priori
for class_name in self.classes:
if class_name in class_features:
features = np.array(class_features[class_name])
self.feature_means[class_name] = np.mean(features, axis=0)
self.feature_variances[class_name] = np.var(features, axis=0) + 1e-6 # Éviter une variance nulle
self.class_priors[class_name] = len(features) / total_samples
print("Entraînement terminé pour les classes :", self.classes)
def save_model(self, model_path):
"""Sauvegarder le modèle Bayésien sur le disque."""
model_data = {
"feature_means": self.feature_means,
"feature_variances": self.feature_variances,
"class_priors": self.class_priors,
"classes": self.classes,
}
os.makedirs(os.path.dirname(model_path), exist_ok=True)
torch.save(model_data, model_path)
print(f"Modèle sauvegardé à l'emplacement {model_path}")
def load_model(self, model_path):
"""Charger un modèle Bayésien sauvegardé."""
if os.path.exists(model_path):
model_data = torch.load(model_path)
self.feature_means = model_data["feature_means"]
self.feature_variances = model_data["feature_variances"]
self.class_priors = model_data["class_priors"]
self.classes = model_data["classes"]
print(f"Modèle chargé depuis {model_path}")
else:
print(f"Modèle introuvable à l'emplacement {model_path}.")
def predict(self, image, threshold=0.3):
"""Prédire la classe d'une image donnée."""
try:
features = self.extract_features(image)
if features.size == 0:
return None
posteriors = {}
for class_name in self.classes:
mean = self.feature_means[class_name]
variance = self.feature_variances[class_name]
prior = self.class_priors[class_name]
# Calculer la log-vraisemblance
log_likelihood = -0.5 * np.sum(
((features - mean) ** 2) / variance + np.log(2 * np.pi * variance),
axis=1,
)
posterior = log_likelihood + np.log(prior)
posteriors[class_name] = np.sum(posterior)
max_class = max(posteriors, key=posteriors.get)
max_posterior = posteriors[max_class]
if max_posterior < threshold:
return None
return max_class
except Exception as e:
print(f"Erreur dans la prédiction : {e}")
return None
def visualize(self):
"""Visualiser les moyennes des caractéristiques pour chaque classe."""
if not self.classes:
print("Aucune classe à visualiser.")
return
for class_name in self.classes:
mean_features = self.feature_means[class_name]
plt.figure(figsize=(10, 4))
plt.title(f"Moyennes des caractéristiques pour la classe : {class_name}")
plt.plot(mean_features)
plt.xlabel("Indice des caractéristiques")
plt.ylabel("Valeur moyenne")
plt.grid(True)
plt.show()

98
src/classifiers/kmeans.py Normal file
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@ -0,0 +1,98 @@
import numpy as np
import os
class KMeansClassifier:
def __init__(self, num_clusters=6, max_iter=100, tol=1e-4):
"""
Initialiser le classifieur KMeans.
Paramètres :
- num_clusters : Nombre de clusters (classes).
- max_iter : Nombre maximal d'itérations pour l'algorithme k-means.
- tol : Tolérance pour la convergence.
"""
self.num_clusters = num_clusters
self.max_iter = max_iter
self.tol = tol
self.cluster_centers_ = None
self.labels_ = None
def fit(self, features):
"""
Entraîner le modèle k-means sur les données fournies.
Paramètres :
- features : Un tableau numpy de forme (n_samples, n_features).
"""
if len(features) < self.num_clusters:
raise ValueError("Le nombre d'échantillons est inférieur au nombre de clusters.")
np.random.seed(42)
random_indices = np.random.choice(len(features), self.num_clusters, replace=False)
self.cluster_centers_ = features[random_indices]
for iteration in range(self.max_iter):
# Assigner des étiquettes en fonction du centre le plus proche
distances = self._compute_distances(features)
self.labels_ = np.argmin(distances, axis=1)
# Mettre à jour les centres des clusters
new_centers = np.array([features[self.labels_ == k].mean(axis=0) for k in range(self.num_clusters)])
# Vérifier la convergence
if np.all(np.abs(new_centers - self.cluster_centers_) < self.tol):
print(f"Convergence atteinte en {iteration + 1} itérations.")
break
self.cluster_centers_ = new_centers
def predict(self, features):
"""
Prédire le cluster le plus proche pour les données fournies.
Paramètres :
- features : Un tableau numpy de forme (n_samples, n_features).
Retourne :
- Les étiquettes des clusters pour chaque échantillon.
"""
distances = self._compute_distances(features)
return np.argmin(distances, axis=1)
def _compute_distances(self, features):
"""
Calculer les distances entre les données et les centres des clusters.
Paramètres :
- features : Un tableau numpy de forme (n_samples, n_features).
Retourne :
- Un tableau numpy des distances de forme (n_samples, num_clusters).
"""
return np.linalg.norm(features[:, np.newaxis] - self.cluster_centers_, axis=2)
def save_model(self, path):
"""
Sauvegarder le modèle KMeans dans un fichier .npy.
Paramètres :
- path : Chemin pour sauvegarder le modèle.
"""
if self.cluster_centers_ is None:
raise ValueError("Le modèle n'a pas encore été entraîné. Rien à sauvegarder.")
os.makedirs(os.path.dirname(path), exist_ok=True)
np.save(path, self.cluster_centers_)
print(f"Modèle KMeans sauvegardé à l'emplacement {path}")
def load_model(self, path):
"""
Charger le modèle KMeans depuis un fichier .npy.
Paramètres :
- path : Chemin vers le fichier sauvegardé.
"""
if os.path.exists(path):
self.cluster_centers_ = np.load(path)
print(f"Modèle KMeans chargé depuis {path}")
else:
raise FileNotFoundError(f"Fichier du modèle KMeans introuvable à l'emplacement {path}.")

117
src/pipeline.py Normal file
View file

@ -0,0 +1,117 @@
import cv2
import os
from matplotlib import pyplot as plt
from collections import defaultdict
class ObjectDetectionPipeline:
def __init__(self, image_path, model=None, output_dir="output", mode="page", min_contour_area=20, binary_threshold=None):
self.image_path = image_path
self.image = None
self.binary_image = None
self.model = model
self.output_dir = output_dir
self.min_contour_area = min_contour_area
self.binary_threshold = binary_threshold
self.mode = mode # Le mode par défaut est "page"
self.annotated_output_path = os.path.join(self.output_dir, f"annotated_{os.path.basename(image_path)}")
self.threshold = -395000 if mode == "plan" else -65000
# Créez le dossier de sortie s'il n'existe pas
if not os.path.exists(self.output_dir):
os.makedirs(self.output_dir)
def set_mode(self, mode):
"""Définir le mode de détection (page ou plan)."""
if mode not in ["page", "plan"]:
raise ValueError("Le mode doit être 'page' ou 'plan'.")
self.mode = mode
self.threshold = -395000 if mode == "plan" else -65000
print(f"Mode défini à : {self.mode}, Seuil défini à : {self.threshold}")
def load_image(self):
"""Charger l'image à analyser."""
self.image = cv2.imread(self.image_path)
if self.image is None:
raise FileNotFoundError(f"L'image {self.image_path} est introuvable.")
return self.image
def preprocess_image(self):
"""Effectuer un prétraitement de l'image pour obtenir une version binaire."""
channels = cv2.split(self.image)
binary_images = []
for channel in channels:
if self.binary_threshold is None:
_, binary_channel = cv2.threshold(channel, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY_INV + cv2.THRESH_OTSU)
else:
_, binary_channel = cv2.threshold(channel, self.binary_threshold, 255, cv2.THRESH_BINARY_INV)
binary_images.append(binary_channel)
binary_image = cv2.bitwise_or(binary_images[0], binary_images[1])
binary_image = cv2.bitwise_or(binary_image, binary_images[2])
self.binary_image = binary_image
return binary_image
def detect_and_classify_objects(self):
"""Détecter et classer les objets dans l'image."""
if self.model is None:
raise ValueError("Aucun modèle de classification n'a été fourni.")
self.binary_image = self.preprocess_image()
contours, _ = cv2.findContours(self.binary_image, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
class_counts = defaultdict(int)
detected_objects = []
total_objects = 0
ignored_objects = 0
identified_objects = 0
for contour in contours:
total_objects += 1 # Incrémenter le compteur total des objets
if cv2.contourArea(contour) < self.min_contour_area:
ignored_objects += 1
continue
x, y, w, h = cv2.boundingRect(contour)
letter_image = self.image[y:y + h, x:x + w]
predicted_class = self.model.predict(letter_image, threshold=self.threshold)
if predicted_class is None:
ignored_objects += 1
continue
identified_objects += 1
class_counts[predicted_class] += 1
detected_objects.append((x, y, w, h, predicted_class))
return dict(sorted(class_counts.items())), detected_objects, total_objects, ignored_objects, identified_objects
def save_results(self, class_counts, detected_objects):
"""Sauvegarder les résultats de la détection dans des fichiers."""
binary_output_path = os.path.join(self.output_dir, "binary_image.jpg")
cv2.imwrite(binary_output_path, self.binary_image)
annotated_image = self.image.copy()
for (x, y, w, h, predicted_class) in detected_objects:
cv2.rectangle(annotated_image, (x, y), (x + w, y + h), (0, 255, 0), 2)
cv2.putText(annotated_image, str(predicted_class), (x, y - 10),
cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.9, (0, 255, 0), 2)
cv2.imwrite(self.annotated_output_path, annotated_image)
results_text_path = os.path.join(self.output_dir, "results.txt")
with open(results_text_path, "w") as f:
for class_name, count in class_counts.items():
f.write(f"{class_name}: {count}\n")
def display_results(self, class_counts, detected_objects):
"""Afficher les résultats sous forme graphique."""
self.save_results(class_counts, detected_objects)
plt.figure(figsize=(10, 5))
plt.bar(class_counts.keys(), class_counts.values())
plt.xlabel("Classes")
plt.ylabel("Nombre d'objets")
plt.title("Répartition des classes détectées")
plt.show()

68
train.py Normal file
View file

@ -0,0 +1,68 @@
import os
import argparse
from collections import defaultdict
import numpy as np
import cv2
from src.classifiers.bayesian import BayesianClassifier
if __name__ == "__main__":
# Analyse des arguments pour configurer le mode
parser = argparse.ArgumentParser(description="Entraîner le modèle Bayésien.")
parser.add_argument("--mode", type=str, choices=["page", "plan"], default="page",
help="Mode de fonctionnement : 'page' pour les pages ou 'plan' pour les plans.")
args = parser.parse_args()
# Définir les chemins en fonction du mode
mode = args.mode
dataset_path = f"data/catalogue{'' if mode == 'page' else 'Symbol'}"
allowed_classes = ['Figure1', 'Figure2', 'Figure3', 'Figure4', 'Figure5', 'Figure6'] \
if mode == "plan" else ['2', 'd', 'I', 'n', 'o', 'u']
model_path = f"models/bayesian_model{mode.upper()}.pth"
# Initialiser le classifieur Bayésien
bayesian_model = BayesianClassifier(mode=mode)
print("Lancement de l'entraînement...")
# Stockage des caractéristiques pour chaque classe
class_features = defaultdict(list)
total_images = 0
# Parcourir les classes dans le dataset
for class_name in os.listdir(dataset_path):
if class_name not in allowed_classes:
continue # Ignorer les classes non autorisées
class_folder_path = os.path.join(dataset_path, class_name)
if not os.path.isdir(class_folder_path):
continue # Ignorer les fichiers qui ne sont pas des dossiers
# Ajouter la classe au modèle si elle n'est pas encore listée
if class_name not in bayesian_model.classes:
bayesian_model.classes.append(class_name)
# Parcourir les images dans le dossier de la classe
for image_name in os.listdir(class_folder_path):
image_path = os.path.join(class_folder_path, image_name)
image = cv2.imread(image_path)
if image is not None:
# Extraire les caractéristiques de l'image
features = bayesian_model.extract_features(image)
for feature in features:
class_features[class_name].append(feature)
total_images += 1
# Calculer les statistiques pour chaque classe
for class_name in bayesian_model.classes:
if class_name in class_features:
features = np.array(class_features[class_name])
bayesian_model.feature_means[class_name] = np.mean(features, axis=0)
bayesian_model.feature_variances[class_name] = np.var(features, axis=0) + 1e-6 # Éviter la division par zéro
bayesian_model.class_priors[class_name] = len(features) / total_images
print("Entraînement terminé avec succès.")
# Sauvegarder le modèle entraîné
bayesian_model.save_model(model_path)
print(f"Le modèle a été sauvegardé à l'emplacement : {model_path}")