Ôn tập: máy quét khuôn mặt

Thuộc phần Học không giám sát trong hành trình Machine Learning của Coddy. Bài học 33 trên 51.

Thử thách

Trung bình

Camera ở cửa văn phòng có thể chỉ lưu giữ k số cho mỗi khuôn mặt; chương trình đọc k. Đoạn code khởi đầu tạo 300 khuôn mặt có kích thước 16 x 16 pixel và lưu vào X.

Khớp PCA với k thành phần. In ra tỷ lệ phương sai được giữ lại như bên dưới.
Vẽ khuôn mặt 0 trên axs[0] và ảnh dựng lại từ k số trên axs[1], cả hai đều dùng cmap="gray".
Vẽ thành phần 1 trên axs[2] bằng cmap="gray_r". Hiển thị.

Với một camera khác và 4:

Kept: 80.5% of the variance with 4 numbers per face

Ba hình ảnh 16 x 16: một khuôn mặt đang cười, ảnh dựng lại hơi mượt hơn từ 4 số, và thành phần 1, một hình khuôn mặt tối trên nền trắng

Sau đó, Coddy mô tả ba ô hình của bạn.

Tự làm thử

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.decomposition import PCA


# Vẽ count khuôn mặt, mỗi khuôn mặt có kích thước 16 × 16 pixel và được biểu diễn bằng một hàng phẳng gồm 256 giá trị độ sáng (từ 0 đến 1)
def make_faces(count, seed):
    rng = np.random.default_rng(seed)
    cols, rows = np.meshgrid(np.arange(16), np.arange(16))
    faces = []
    for i in range(count):
        light = rng.uniform(0.55, 0.95)
        side = rng.uniform(-0.25, 0.25)
        head = ((cols - 7.5) / 6.2) ** 2 + ((rows - 8) / 7.6) ** 2 < 1
        face = head * (light + side * (cols - 7.5) / 7.5)
        eye_row = rng.uniform(5, 7)
        gap = rng.uniform(2.2, 3.6)
        for eye_col in [7.5 - gap, 7.5 + gap]:
            face = face - 0.7 * np.exp(-((cols - eye_col) ** 2 + (rows - eye_row) ** 2) / 1.2)
        smile = rng.uniform(-2, 2)
        mouth_row = 11.5 - smile * ((cols - 7.5) / 3.5) ** 2
        mouth = np.exp(-((rows - mouth_row) ** 2) / 0.4) * (np.abs(cols - 7.5) < 3.6)
        face = face - 0.6 * mouth + rng.normal(0, 0.04, size=(16, 16))
        faces.append(np.clip(face, 0, 1).flatten())
    return np.round(np.array(faces), 2)


# 300 khuôn mặt mà camera cửa đã ghi lại và số lượng số có thể giữ lại cho mỗi khuôn mặt
X = make_faces(300, seed=7)
k = int(input())

# Đừng thay đổi các dòng bên dưới
fig, axs = plt.subplots(1, 3)
axs[0].set_title("Face")
axs[1].set_title(f"Rebuilt from {k}")
axs[2].set_title("Component 1")

# Viết code của bạn bên dưới