modules/ml/src/ann_mlp.cpp

   1 /*M///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   2 //
   3 //  IMPORTANT: READ BEFORE DOWNLOADING, COPYING, INSTALLING OR USING.
   4 //
   5 //  By downloading, copying, installing or using the software you agree to this license.
   6 //  If you do not agree to this license, do not download, install,
   7 //  copy or use the software.
   8 //
   9 //
  10 //                        Intel License Agreement
  11 //
  12 // Copyright (C) 2000, Intel Corporation, all rights reserved.
  13 // Third party copyrights are property of their respective owners.
  14 //
  15 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
  16 // are permitted provided that the following conditions are met:
  17 //
  18 //   * Redistribution's of source code must retain the above copyright notice,
  19 //     this list of conditions and the following disclaimer.
  20 //
  21 //   * Redistribution's in binary form must reproduce the above copyright notice,
  22 //     this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
  23 //     and/or other materials provided with the distribution.
  24 //
  25 //   * The name of Intel Corporation may not be used to endorse or promote products
  26 //     derived from this software without specific prior written permission.
  27 //
  28 // This software is provided by the copyright holders and contributors "as is" and
  29 // any express or implied warranties, including, but not limited to, the implied
  30 // warranties of merchantability and fitness for a particular purpose are disclaimed.
  31 // In no event shall the Intel Corporation or contributors be liable for any direct,
  32 // indirect, incidental, special, exemplary, or consequential damages
  33 // (including, but not limited to, procurement of substitute goods or services;
  34 // loss of use, data, or profits; or business interruption) however caused
  35 // and on any theory of liability, whether in contract, strict liability,
  36 // or tort (including negligence or otherwise) arising in any way out of
  37 // the use of this software, even if advised of the possibility of such damage.
  38 //
  39 //M*/
  40
  41 #include "precomp.hpp"
  42
  43 namespace cv { namespace ml {
  44
  45 struct AnnParams
  46 {
  47     AnnParams()
  48     {
  49         termCrit = TermCriteria( TermCriteria::COUNT + TermCriteria::EPS, 1000, 0.01 );
  50         trainMethod = ANN_MLP::RPROP;
  51         bpDWScale = bpMomentScale = 0.1;
  52         rpDW0 = 0.1; rpDWPlus = 1.2; rpDWMinus = 0.5;
  53         rpDWMin = FLT_EPSILON; rpDWMax = 50.;
  54     }
  55
  56     TermCriteria termCrit;
  57     int trainMethod;
  58
  59     double bpDWScale;
  60     double bpMomentScale;
  61
  62     double rpDW0;
  63     double rpDWPlus;
  64     double rpDWMinus;
  65     double rpDWMin;
  66     double rpDWMax;
  67 };
  68
  69 template <typename T>
  70 inline T inBounds(T val, T min_val, T max_val)
  71 {
  72     return std::min(std::max(val, min_val), max_val);
  73 }
  74
  75 class ANN_MLPImpl : public ANN_MLP
  76 {
  77 public:
  78     ANN_MLPImpl()
  79     {
  80         clear();
  81         setActivationFunction( SIGMOID_SYM, 0, 0 );
  82         setLayerSizes(Mat());
  83         setTrainMethod(ANN_MLP::RPROP, 0.1, FLT_EPSILON);
  84     }
  85
  86     virtual ~ANN_MLPImpl() {}
  87
  88     CV_IMPL_PROPERTY(TermCriteria, TermCriteria, params.termCrit)
  89     CV_IMPL_PROPERTY(double, BackpropWeightScale, params.bpDWScale)
  90     CV_IMPL_PROPERTY(double, BackpropMomentumScale, params.bpMomentScale)
  91     CV_IMPL_PROPERTY(double, RpropDW0, params.rpDW0)
  92     CV_IMPL_PROPERTY(double, RpropDWPlus, params.rpDWPlus)
  93     CV_IMPL_PROPERTY(double, RpropDWMinus, params.rpDWMinus)
  94     CV_IMPL_PROPERTY(double, RpropDWMin, params.rpDWMin)
  95     CV_IMPL_PROPERTY(double, RpropDWMax, params.rpDWMax)
  96
  97     void clear()
  98     {
  99         min_val = max_val = min_val1 = max_val1 = 0.;
 100         rng = RNG((uint64)-1);
 101         weights.clear();
 102         trained = false;
 103         max_buf_sz = 1 << 12;
 104     }
 105
 106     int layer_count() const { return (int)layer_sizes.size(); }
 107
 108     void setTrainMethod(int method, double param1, double param2)
 109     {
 110         if (method != ANN_MLP::RPROP && method != ANN_MLP::BACKPROP)
 111             method = ANN_MLP::RPROP;
 112         params.trainMethod = method;
 113         if(method == ANN_MLP::RPROP )
 114         {
 115             if( param1 < FLT_EPSILON )
 116                 param1 = 1.;
 117             params.rpDW0 = param1;
 118             params.rpDWMin = std::max( param2, 0. );
 119         }
 120         else if(method == ANN_MLP::BACKPROP )
 121         {
 122             if( param1 <= 0 )
 123                 param1 = 0.1;
 124             params.bpDWScale = inBounds<double>(param1, 1e-3, 1.);
 125             if( param2 < 0 )
 126                 param2 = 0.1;
 127             params.bpMomentScale = std::min( param2, 1. );
 128         }
 129     }
 130
 131     int getTrainMethod() const
 132     {
 133         return params.trainMethod;
 134     }
 135
 136     void setActivationFunction(int _activ_func, double _f_param1, double _f_param2 )
 137     {
 138         if( _activ_func < 0 || _activ_func > GAUSSIAN )
 139             CV_Error( CV_StsOutOfRange, "Unknown activation function" );
 140
 141         activ_func = _activ_func;
 142
 143         switch( activ_func )
 144         {
 145         case SIGMOID_SYM:
 146             max_val = 0.95; min_val = -max_val;
 147             max_val1 = 0.98; min_val1 = -max_val1;
 148             if( fabs(_f_param1) < FLT_EPSILON )
 149                 _f_param1 = 2./3;
 150             if( fabs(_f_param2) < FLT_EPSILON )
 151                 _f_param2 = 1.7159;
 152             break;
 153         case GAUSSIAN:
 154             max_val = 1.; min_val = 0.05;
 155             max_val1 = 1.; min_val1 = 0.02;
 156             if( fabs(_f_param1) < FLT_EPSILON )
 157                 _f_param1 = 1.;
 158             if( fabs(_f_param2) < FLT_EPSILON )
 159                 _f_param2 = 1.;
 160             break;
 161         default:
 162             min_val = max_val = min_val1 = max_val1 = 0.;
 163             _f_param1 = 1.;
 164             _f_param2 = 0.;
 165         }
 166
 167         f_param1 = _f_param1;
 168         f_param2 = _f_param2;
 169     }
 170
 171
 172     void init_weights()
 173     {
 174         int i, j, k, l_count = layer_count();
 175
 176         for( i = 1; i < l_count; i++ )
 177         {
 178             int n1 = layer_sizes[i-1];
 179             int n2 = layer_sizes[i];
 180             double val = 0, G = n2 > 2 ? 0.7*pow((double)n1,1./(n2-1)) : 1.;
 181             double* w = weights[i].ptr<double>();
 182
 183             // initialize weights using Nguyen-Widrow algorithm
 184             for( j = 0; j < n2; j++ )
 185             {
 186                 double s = 0;
 187                 for( k = 0; k <= n1; k++ )
 188                 {
 189                     val = rng.uniform(0., 1.)*2-1.;
 190                     w[k*n2 + j] = val;
 191                     s += fabs(val);
 192                 }
 193
 194                 if( i < l_count - 1 )
 195                 {
 196                     s = 1./(s - fabs(val));
 197                     for( k = 0; k <= n1; k++ )
 198                         w[k*n2 + j] *= s;
 199                     w[n1*n2 + j] *= G*(-1+j*2./n2);
 200                 }
 201             }
 202         }
 203     }
 204
 205     Mat getLayerSizes() const
 206     {
 207         return Mat_<int>(layer_sizes, true);
 208     }
 209
 210     void setLayerSizes( InputArray _layer_sizes )
 211     {
 212         clear();
 213
 214         _layer_sizes.copyTo(layer_sizes);
 215         int l_count = layer_count();
 216
 217         weights.resize(l_count + 2);
 218         max_lsize = 0;
 219
 220         if( l_count > 0 )
 221         {
 222             for( int i = 0; i < l_count; i++ )
 223             {
 224                 int n = layer_sizes[i];
 225                 if( n < 1 + (0 < i && i < l_count-1))
 226                     CV_Error( CV_StsOutOfRange,
 227                              "there should be at least one input and one output "
 228                              "and every hidden layer must have more than 1 neuron" );
 229                 max_lsize = std::max( max_lsize, n );
 230                 if( i > 0 )
 231                     weights[i].create(layer_sizes[i-1]+1, n, CV_64F);
 232             }
 233
 234             int ninputs = layer_sizes.front();
 235             int noutputs = layer_sizes.back();
 236             weights[0].create(1, ninputs*2, CV_64F);
 237             weights[l_count].create(1, noutputs*2, CV_64F);
 238             weights[l_count+1].create(1, noutputs*2, CV_64F);
 239         }
 240     }
 241
 242     float predict( InputArray _inputs, OutputArray _outputs, int ) const
 243     {
 244         if( !trained )
 245             CV_Error( CV_StsError, "The network has not been trained or loaded" );
 246
 247         Mat inputs = _inputs.getMat();
 248         int type = inputs.type(), l_count = layer_count();
 249         int n = inputs.rows, dn0 = n;
 250
 251         CV_Assert( (type == CV_32F || type == CV_64F) && inputs.cols == layer_sizes[0] );
 252         int noutputs = layer_sizes[l_count-1];
 253         Mat outputs;
 254
 255         int min_buf_sz = 2*max_lsize;
 256         int buf_sz = n*min_buf_sz;
 257
 258         if( buf_sz > max_buf_sz )
 259         {
 260             dn0 = max_buf_sz/min_buf_sz;
 261             dn0 = std::max( dn0, 1 );
 262             buf_sz = dn0*min_buf_sz;
 263         }
 264
 265         cv::AutoBuffer<double> _buf(buf_sz+noutputs);
 266         double* buf = _buf;
 267
 268         if( !_outputs.needed() )
 269         {
 270             CV_Assert( n == 1 );
 271             outputs = Mat(n, noutputs, type, buf + buf_sz);
 272         }
 273         else
 274         {
 275             _outputs.create(n, noutputs, type);
 276             outputs = _outputs.getMat();
 277         }
 278
 279         int dn = 0;
 280         for( int i = 0; i < n; i += dn )
 281         {
 282             dn = std::min( dn0, n - i );
 283
 284             Mat layer_in = inputs.rowRange(i, i + dn);
 285             Mat layer_out( dn, layer_in.cols, CV_64F, buf);
 286
 287             scale_input( layer_in, layer_out );
 288             layer_in = layer_out;
 289
 290             for( int j = 1; j < l_count; j++ )
 291             {
 292                 double* data = buf + ((j&1) ? max_lsize*dn0 : 0);
 293                 int cols = layer_sizes[j];
 294
 295                 layer_out = Mat(dn, cols, CV_64F, data);
 296                 Mat w = weights[j].rowRange(0, layer_in.cols);
 297                 gemm(layer_in, w, 1, noArray(), 0, layer_out);
 298                 calc_activ_func( layer_out, weights[j] );
 299
 300                 layer_in = layer_out;
 301             }
 302
 303             layer_out = outputs.rowRange(i, i + dn);
 304             scale_output( layer_in, layer_out );
 305         }
 306
 307         if( n == 1 )
 308         {
 309             int maxIdx[] = {0, 0};
 310             minMaxIdx(outputs, 0, 0, 0, maxIdx);
 311             return (float)(maxIdx[0] + maxIdx[1]);
 312         }
 313
 314         return 0.f;
 315     }
 316
 317     void scale_input( const Mat& _src, Mat& _dst ) const
 318     {
 319         int cols = _src.cols;
 320         const double* w = weights[0].ptr<double>();
 321
 322         if( _src.type() == CV_32F )
 323         {
 324             for( int i = 0; i < _src.rows; i++ )
 325             {
 326                 const float* src = _src.ptr<float>(i);
 327                 double* dst = _dst.ptr<double>(i);
 328                 for( int j = 0; j < cols; j++ )
 329                     dst[j] = src[j]*w[j*2] + w[j*2+1];
 330             }
 331         }
 332         else
 333         {
 334             for( int i = 0; i < _src.rows; i++ )
 335             {
 336                 const float* src = _src.ptr<float>(i);
 337                 double* dst = _dst.ptr<double>(i);
 338                 for( int j = 0; j < cols; j++ )
 339                     dst[j] = src[j]*w[j*2] + w[j*2+1];
 340             }
 341         }
 342     }
 343
 344     void scale_output( const Mat& _src, Mat& _dst ) const
 345     {
 346         int cols = _src.cols;
 347         const double* w = weights[layer_count()].ptr<double>();
 348
 349         if( _dst.type() == CV_32F )
 350         {
 351             for( int i = 0; i < _src.rows; i++ )
 352             {
 353                 const double* src = _src.ptr<double>(i);
 354                 float* dst = _dst.ptr<float>(i);
 355                 for( int j = 0; j < cols; j++ )
 356                     dst[j] = (float)(src[j]*w[j*2] + w[j*2+1]);
 357             }
 358         }
 359         else
 360         {
 361             for( int i = 0; i < _src.rows; i++ )
 362             {
 363                 const double* src = _src.ptr<double>(i);
 364                 double* dst = _dst.ptr<double>(i);
 365                 for( int j = 0; j < cols; j++ )
 366                     dst[j] = src[j]*w[j*2] + w[j*2+1];
 367             }
 368         }
 369     }
 370
 371     void calc_activ_func( Mat& sums, const Mat& w ) const
 372     {
 373         const double* bias = w.ptr<double>(w.rows-1);
 374         int i, j, n = sums.rows, cols = sums.cols;
 375         double scale = 0, scale2 = f_param2;
 376
 377         switch( activ_func )
 378         {
 379             case IDENTITY:
 380                 scale = 1.;
 381                 break;
 382             case SIGMOID_SYM:
 383                 scale = -f_param1;
 384                 break;
 385             case GAUSSIAN:
 386                 scale = -f_param1*f_param1;
 387                 break;
 388             default:
 389                 ;
 390         }
 391
 392         CV_Assert( sums.isContinuous() );
 393
 394         if( activ_func != GAUSSIAN )
 395         {
 396             for( i = 0; i < n; i++ )
 397             {
 398                 double* data = sums.ptr<double>(i);
 399                 for( j = 0; j < cols; j++ )
 400                     data[j] = (data[j] + bias[j])*scale;
 401             }
 402
 403             if( activ_func == IDENTITY )
 404                 return;
 405         }
 406         else
 407         {
 408             for( i = 0; i < n; i++ )
 409             {
 410                 double* data = sums.ptr<double>(i);
 411                 for( j = 0; j < cols; j++ )
 412                 {
 413                     double t = data[j] + bias[j];
 414                     data[j] = t*t*scale;
 415                 }
 416             }
 417         }
 418
 419         exp( sums, sums );
 420
 421         if( sums.isContinuous() )
 422         {
 423             cols *= n;
 424             n = 1;
 425         }
 426
 427         switch( activ_func )
 428         {
 429             case SIGMOID_SYM:
 430                 for( i = 0; i < n; i++ )
 431                 {
 432                     double* data = sums.ptr<double>(i);
 433                     for( j = 0; j < cols; j++ )
 434                     {
 435                         double t = scale2*(1. - data[j])/(1. + data[j]);
 436                         data[j] = t;
 437                     }
 438                 }
 439                 break;
 440
 441             case GAUSSIAN:
 442                 for( i = 0; i < n; i++ )
 443                 {
 444                     double* data = sums.ptr<double>(i);
 445                     for( j = 0; j < cols; j++ )
 446                         data[j] = scale2*data[j];
 447                 }
 448                 break;
 449
 450             default:
 451                 ;
 452         }
 453     }
 454
 455     void calc_activ_func_deriv( Mat& _xf, Mat& _df, const Mat& w ) const
 456     {
 457         const double* bias = w.ptr<double>(w.rows-1);
 458         int i, j, n = _xf.rows, cols = _xf.cols;
 459
 460         if( activ_func == IDENTITY )
 461         {
 462             for( i = 0; i < n; i++ )
 463             {
 464                 double* xf = _xf.ptr<double>(i);
 465                 double* df = _df.ptr<double>(i);
 466
 467                 for( j = 0; j < cols; j++ )
 468                 {
 469                     xf[j] += bias[j];
 470                     df[j] = 1;
 471                 }
 472             }
 473         }
 474         else if( activ_func == GAUSSIAN )
 475         {
 476             double scale = -f_param1*f_param1;
 477             double scale2 = scale*f_param2;
 478             for( i = 0; i < n; i++ )
 479             {
 480                 double* xf = _xf.ptr<double>(i);
 481                 double* df = _df.ptr<double>(i);
 482
 483                 for( j = 0; j < cols; j++ )
 484                 {
 485                     double t = xf[j] + bias[j];
 486                     df[j] = t*2*scale2;
 487                     xf[j] = t*t*scale;
 488                 }
 489             }
 490             exp( _xf, _xf );
 491
 492             for( i = 0; i < n; i++ )
 493             {
 494                 double* xf = _xf.ptr<double>(i);
 495                 double* df = _df.ptr<double>(i);
 496
 497                 for( j = 0; j < cols; j++ )
 498                     df[j] *= xf[j];
 499             }
 500         }
 501         else
 502         {
 503             double scale = f_param1;
 504             double scale2 = f_param2;
 505
 506             for( i = 0; i < n; i++ )
 507             {
 508                 double* xf = _xf.ptr<double>(i);
 509                 double* df = _df.ptr<double>(i);
 510
 511                 for( j = 0; j < cols; j++ )
 512                 {
 513                     xf[j] = (xf[j] + bias[j])*scale;
 514                     df[j] = -fabs(xf[j]);
 515                 }
 516             }
 517
 518             exp( _df, _df );
 519
 520             // ((1+exp(-ax))^-1)'=a*((1+exp(-ax))^-2)*exp(-ax);
 521             // ((1-exp(-ax))/(1+exp(-ax)))'=(a*exp(-ax)*(1+exp(-ax)) + a*exp(-ax)*(1-exp(-ax)))/(1+exp(-ax))^2=
 522             // 2*a*exp(-ax)/(1+exp(-ax))^2
 523             scale *= 2*f_param2;
 524             for( i = 0; i < n; i++ )
 525             {
 526                 double* xf = _xf.ptr<double>(i);
 527                 double* df = _df.ptr<double>(i);
 528
 529                 for( j = 0; j < cols; j++ )
 530                 {
 531                     int s0 = xf[j] > 0 ? 1 : -1;
 532                     double t0 = 1./(1. + df[j]);
 533                     double t1 = scale*df[j]*t0*t0;
 534                     t0 *= scale2*(1. - df[j])*s0;
 535                     df[j] = t1;
 536                     xf[j] = t0;
 537                 }
 538             }
 539         }
 540     }
 541
 542     void calc_input_scale( const Mat& inputs, int flags )
 543     {
 544         bool reset_weights = (flags & UPDATE_WEIGHTS) == 0;
 545         bool no_scale = (flags & NO_INPUT_SCALE) != 0;
 546         double* scale = weights[0].ptr<double>();
 547         int count = inputs.rows;
 548
 549         if( reset_weights )
 550         {
 551             int i, j, vcount = layer_sizes[0];
 552             int type = inputs.type();
 553             double a = no_scale ? 1. : 0.;
 554
 555             for( j = 0; j < vcount; j++ )
 556                 scale[2*j] = a, scale[j*2+1] = 0.;
 557
 558             if( no_scale )
 559                 return;
 560
 561             for( i = 0; i < count; i++ )
 562             {
 563                 const uchar* p = inputs.ptr(i);
 564                 const float* f = (const float*)p;
 565                 const double* d = (const double*)p;
 566                 for( j = 0; j < vcount; j++ )
 567                 {
 568                     double t = type == CV_32F ? (double)f[j] : d[j];
 569                     scale[j*2] += t;
 570                     scale[j*2+1] += t*t;
 571                 }
 572             }
 573
 574             for( j = 0; j < vcount; j++ )
 575             {
 576                 double s = scale[j*2], s2 = scale[j*2+1];
 577                 double m = s/count, sigma2 = s2/count - m*m;
 578                 scale[j*2] = sigma2 < DBL_EPSILON ? 1 : 1./sqrt(sigma2);
 579                 scale[j*2+1] = -m*scale[j*2];
 580             }
 581         }
 582     }
 583
 584     void calc_output_scale( const Mat& outputs, int flags )
 585     {
 586         int i, j, vcount = layer_sizes.back();
 587         int type = outputs.type();
 588         double m = min_val, M = max_val, m1 = min_val1, M1 = max_val1;
 589         bool reset_weights = (flags & UPDATE_WEIGHTS) == 0;
 590         bool no_scale = (flags & NO_OUTPUT_SCALE) != 0;
 591         int l_count = layer_count();
 592         double* scale = weights[l_count].ptr<double>();
 593         double* inv_scale = weights[l_count+1].ptr<double>();
 594         int count = outputs.rows;
 595
 596         if( reset_weights )
 597         {
 598             double a0 = no_scale ? 1 : DBL_MAX, b0 = no_scale ? 0 : -DBL_MAX;
 599
 600             for( j = 0; j < vcount; j++ )
 601             {
 602                 scale[2*j] = inv_scale[2*j] = a0;
 603                 scale[j*2+1] = inv_scale[2*j+1] = b0;
 604             }
 605
 606             if( no_scale )
 607                 return;
 608         }
 609
 610         for( i = 0; i < count; i++ )
 611         {
 612             const uchar* p = outputs.ptr(i);
 613             const float* f = (const float*)p;
 614             const double* d = (const double*)p;
 615
 616             for( j = 0; j < vcount; j++ )
 617             {
 618                 double t = type == CV_32F ? (double)f[j] : d[j];
 619
 620                 if( reset_weights )
 621                 {
 622                     double mj = scale[j*2], Mj = scale[j*2+1];
 623                     if( mj > t ) mj = t;
 624                     if( Mj < t ) Mj = t;
 625
 626                     scale[j*2] = mj;
 627                     scale[j*2+1] = Mj;
 628                 }
 629                 else if( !no_scale )
 630                 {
 631                     t = t*inv_scale[j*2] + inv_scale[2*j+1];
 632                     if( t < m1 || t > M1 )
 633                         CV_Error( CV_StsOutOfRange,
 634                                  "Some of new output training vector components run exceed the original range too much" );
 635                 }
 636             }
 637         }
 638
 639         if( reset_weights )
 640             for( j = 0; j < vcount; j++ )
 641             {
 642                 // map mj..Mj to m..M
 643                 double mj = scale[j*2], Mj = scale[j*2+1];
 644                 double a, b;
 645                 double delta = Mj - mj;
 646                 if( delta < DBL_EPSILON )
 647                     a = 1, b = (M + m - Mj - mj)*0.5;
 648                 else
 649                     a = (M - m)/delta, b = m - mj*a;
 650                 inv_scale[j*2] = a; inv_scale[j*2+1] = b;
 651                 a = 1./a; b = -b*a;
 652                 scale[j*2] = a; scale[j*2+1] = b;
 653             }
 654     }
 655
 656     void prepare_to_train( const Mat& inputs, const Mat& outputs,
 657                            Mat& sample_weights, int flags )
 658     {
 659         if( layer_sizes.empty() )
 660             CV_Error( CV_StsError,
 661                      "The network has not been created. Use method create or the appropriate constructor" );
 662
 663         if( (inputs.type() != CV_32F && inputs.type() != CV_64F) ||
 664             inputs.cols != layer_sizes[0] )
 665             CV_Error( CV_StsBadArg,
 666                      "input training data should be a floating-point matrix with "
 667                      "the number of rows equal to the number of training samples and "
 668                      "the number of columns equal to the size of 0-th (input) layer" );
 669
 670         if( (outputs.type() != CV_32F && outputs.type() != CV_64F) ||
 671             outputs.cols != layer_sizes.back() )
 672             CV_Error( CV_StsBadArg,
 673                      "output training data should be a floating-point matrix with "
 674                      "the number of rows equal to the number of training samples and "
 675                      "the number of columns equal to the size of last (output) layer" );
 676
 677         if( inputs.rows != outputs.rows )
 678             CV_Error( CV_StsUnmatchedSizes, "The numbers of input and output samples do not match" );
 679
 680         Mat temp;
 681         double s = sum(sample_weights)[0];
 682         sample_weights.convertTo(temp, CV_64F, 1./s);
 683         sample_weights = temp;
 684
 685         calc_input_scale( inputs, flags );
 686         calc_output_scale( outputs, flags );
 687     }
 688
 689     bool train( const Ptr<TrainData>& trainData, int flags )
 690     {
 691         const int MAX_ITER = 1000;
 692         const double DEFAULT_EPSILON = FLT_EPSILON;
 693
 694         // initialize training data
 695         Mat inputs = trainData->getTrainSamples();
 696         Mat outputs = trainData->getTrainResponses();
 697         Mat sw = trainData->getTrainSampleWeights();
 698         prepare_to_train( inputs, outputs, sw, flags );
 699
 700         // ... and link weights
 701         if( !(flags & UPDATE_WEIGHTS) )
 702             init_weights();
 703
 704         TermCriteria termcrit;
 705         termcrit.type = TermCriteria::COUNT + TermCriteria::EPS;
 706         termcrit.maxCount = std::max((params.termCrit.type & CV_TERMCRIT_ITER ? params.termCrit.maxCount : MAX_ITER), 1);
 707         termcrit.epsilon = std::max((params.termCrit.type & CV_TERMCRIT_EPS ? params.termCrit.epsilon : DEFAULT_EPSILON), DBL_EPSILON);
 708
 709         int iter = params.trainMethod == ANN_MLP::BACKPROP ?
 710             train_backprop( inputs, outputs, sw, termcrit ) :
 711             train_rprop( inputs, outputs, sw, termcrit );
 712
 713         trained = iter > 0;
 714         return trained;
 715     }
 716
 717     int train_backprop( const Mat& inputs, const Mat& outputs, const Mat& _sw, TermCriteria termCrit )
 718     {
 719         int i, j, k;
 720         double prev_E = DBL_MAX*0.5, E = 0;
 721         int itype = inputs.type(), otype = outputs.type();
 722
 723         int count = inputs.rows;
 724
 725         int iter = -1, max_iter = termCrit.maxCount*count;
 726         double epsilon = termCrit.epsilon*count;
 727
 728         int l_count = layer_count();
 729         int ivcount = layer_sizes[0];
 730         int ovcount = layer_sizes.back();
 731
 732         // allocate buffers
 733         vector<vector<double> > x(l_count);
 734         vector<vector<double> > df(l_count);
 735         vector<Mat> dw(l_count);
 736
 737         for( i = 0; i < l_count; i++ )
 738         {
 739             int n = layer_sizes[i];
 740             x[i].resize(n+1);
 741             df[i].resize(n);
 742             dw[i] = Mat::zeros(weights[i].size(), CV_64F);
 743         }
 744
 745         Mat _idx_m(1, count, CV_32S);
 746         int* _idx = _idx_m.ptr<int>();
 747         for( i = 0; i < count; i++ )
 748             _idx[i] = i;
 749
 750         AutoBuffer<double> _buf(max_lsize*2);
 751         double* buf[] = { _buf, (double*)_buf + max_lsize };
 752
 753         const double* sw = _sw.empty() ? 0 : _sw.ptr<double>();
 754
 755         // run back-propagation loop
 756         /*
 757          y_i = w_i*x_{i-1}
 758          x_i = f(y_i)
 759          E = 1/2*||u - x_N||^2
 760          grad_N = (x_N - u)*f'(y_i)
 761          dw_i(t) = momentum*dw_i(t-1) + dw_scale*x_{i-1}*grad_i
 762          w_i(t+1) = w_i(t) + dw_i(t)
 763          grad_{i-1} = w_i^t*grad_i
 764         */
 765         for( iter = 0; iter < max_iter; iter++ )
 766         {
 767             int idx = iter % count;
 768             double sweight = sw ? count*sw[idx] : 1.;
 769
 770             if( idx == 0 )
 771             {
 772                 //printf("%d. E = %g\n", iter/count, E);
 773                 if( fabs(prev_E - E) < epsilon )
 774                     break;
 775                 prev_E = E;
 776                 E = 0;
 777
 778                 // shuffle indices
 779                 for( i = 0; i < count; i++ )
 780                 {
 781                     j = rng.uniform(0, count);
 782                     k = rng.uniform(0, count);
 783                     std::swap(_idx[j], _idx[k]);
 784                 }
 785             }
 786
 787             idx = _idx[idx];
 788
 789             const uchar* x0data_p = inputs.ptr(idx);
 790             const float* x0data_f = (const float*)x0data_p;
 791             const double* x0data_d = (const double*)x0data_p;
 792
 793             double* w = weights[0].ptr<double>();
 794             for( j = 0; j < ivcount; j++ )
 795                 x[0][j] = (itype == CV_32F ? (double)x0data_f[j] : x0data_d[j])*w[j*2] + w[j*2 + 1];
 796
 797             Mat x1( 1, ivcount, CV_64F, &x[0][0] );
 798
 799             // forward pass, compute y[i]=w*x[i-1], x[i]=f(y[i]), df[i]=f'(y[i])
 800             for( i = 1; i < l_count; i++ )
 801             {
 802                 int n = layer_sizes[i];
 803                 Mat x2(1, n, CV_64F, &x[i][0] );
 804                 Mat _w = weights[i].rowRange(0, x1.cols);
 805                 gemm(x1, _w, 1, noArray(), 0, x2);
 806                 Mat _df(1, n, CV_64F, &df[i][0] );
 807                 calc_activ_func_deriv( x2, _df, weights[i] );
 808                 x1 = x2;
 809             }
 810
 811             Mat grad1( 1, ovcount, CV_64F, buf[l_count&1] );
 812             w = weights[l_count+1].ptr<double>();
 813
 814             // calculate error
 815             const uchar* udata_p = outputs.ptr(idx);
 816             const float* udata_f = (const float*)udata_p;
 817             const double* udata_d = (const double*)udata_p;
 818
 819             double* gdata = grad1.ptr<double>();
 820             for( k = 0; k < ovcount; k++ )
 821             {
 822                 double t = (otype == CV_32F ? (double)udata_f[k] : udata_d[k])*w[k*2] + w[k*2+1] - x[l_count-1][k];
 823                 gdata[k] = t*sweight;
 824                 E += t*t;
 825             }
 826             E *= sweight;
 827
 828             // backward pass, update weights
 829             for( i = l_count-1; i > 0; i-- )
 830             {
 831                 int n1 = layer_sizes[i-1], n2 = layer_sizes[i];
 832                 Mat _df(1, n2, CV_64F, &df[i][0]);
 833                 multiply( grad1, _df, grad1 );
 834                 Mat _x(n1+1, 1, CV_64F, &x[i-1][0]);
 835                 x[i-1][n1] = 1.;
 836                 gemm( _x, grad1, params.bpDWScale, dw[i], params.bpMomentScale, dw[i] );
 837                 add( weights[i], dw[i], weights[i] );
 838                 if( i > 1 )
 839                 {
 840                     Mat grad2(1, n1, CV_64F, buf[i&1]);
 841                     Mat _w = weights[i].rowRange(0, n1);
 842                     gemm( grad1, _w, 1, noArray(), 0, grad2, GEMM_2_T );
 843                     grad1 = grad2;
 844                 }
 845             }
 846         }
 847
 848         iter /= count;
 849         return iter;
 850     }
 851
 852     struct RPropLoop : public ParallelLoopBody
 853     {
 854         RPropLoop(ANN_MLPImpl* _ann,
 855                   const Mat& _inputs, const Mat& _outputs, const Mat& _sw,
 856                   int _dcount0, vector<Mat>& _dEdw, double* _E)
 857         {
 858             ann = _ann;
 859             inputs = _inputs;
 860             outputs = _outputs;
 861             sw = _sw.ptr<double>();
 862             dcount0 = _dcount0;
 863             dEdw = &_dEdw;
 864             pE = _E;
 865         }
 866
 867         ANN_MLPImpl* ann;
 868         vector<Mat>* dEdw;
 869         Mat inputs, outputs;
 870         const double* sw;
 871         int dcount0;
 872         double* pE;
 873
 874         void operator()( const Range& range ) const
 875         {
 876             double inv_count = 1./inputs.rows;
 877             int ivcount = ann->layer_sizes.front();
 878             int ovcount = ann->layer_sizes.back();
 879             int itype = inputs.type(), otype = outputs.type();
 880             int count = inputs.rows;
 881             int i, j, k, l_count = ann->layer_count();
 882             vector<vector<double> > x(l_count);
 883             vector<vector<double> > df(l_count);
 884             vector<double> _buf(ann->max_lsize*dcount0*2);
 885             double* buf[] = { &_buf[0], &_buf[ann->max_lsize*dcount0] };
 886             double E = 0;
 887
 888             for( i = 0; i < l_count; i++ )
 889             {
 890                 x[i].resize(ann->layer_sizes[i]*dcount0);
 891                 df[i].resize(ann->layer_sizes[i]*dcount0);
 892             }
 893
 894             for( int si = range.start; si < range.end; si++ )
 895             {
 896                 int i0 = si*dcount0, i1 = std::min((si + 1)*dcount0, count);
 897                 int dcount = i1 - i0;
 898                 const double* w = ann->weights[0].ptr<double>();
 899
 900                 // grab and preprocess input data
 901                 for( i = 0; i < dcount; i++ )
 902                 {
 903                     const uchar* x0data_p = inputs.ptr(i0 + i);
 904                     const float* x0data_f = (const float*)x0data_p;
 905                     const double* x0data_d = (const double*)x0data_p;
 906
 907                     double* xdata = &x[0][i*ivcount];
 908                     for( j = 0; j < ivcount; j++ )
 909                         xdata[j] = (itype == CV_32F ? (double)x0data_f[j] : x0data_d[j])*w[j*2] + w[j*2+1];
 910                 }
 911                 Mat x1(dcount, ivcount, CV_64F, &x[0][0]);
 912
 913                 // forward pass, compute y[i]=w*x[i-1], x[i]=f(y[i]), df[i]=f'(y[i])
 914                 for( i = 1; i < l_count; i++ )
 915                 {
 916                     Mat x2( dcount, ann->layer_sizes[i], CV_64F, &x[i][0] );
 917                     Mat _w = ann->weights[i].rowRange(0, x1.cols);
 918                     gemm( x1, _w, 1, noArray(), 0, x2 );
 919                     Mat _df( x2.size(), CV_64F, &df[i][0] );
 920                     ann->calc_activ_func_deriv( x2, _df, ann->weights[i] );
 921                     x1 = x2;
 922                 }
 923
 924                 Mat grad1(dcount, ovcount, CV_64F, buf[l_count & 1]);
 925
 926                 w = ann->weights[l_count+1].ptr<double>();
 927
 928                 // calculate error
 929                 for( i = 0; i < dcount; i++ )
 930                 {
 931                     const uchar* udata_p = outputs.ptr(i0+i);
 932                     const float* udata_f = (const float*)udata_p;
 933                     const double* udata_d = (const double*)udata_p;
 934
 935                     const double* xdata = &x[l_count-1][i*ovcount];
 936                     double* gdata = grad1.ptr<double>(i);
 937                     double sweight = sw ? sw[si+i] : inv_count, E1 = 0;
 938
 939                     for( j = 0; j < ovcount; j++ )
 940                     {
 941                         double t = (otype == CV_32F ? (double)udata_f[j] : udata_d[j])*w[j*2] + w[j*2+1] - xdata[j];
 942                         gdata[j] = t*sweight;
 943                         E1 += t*t;
 944                     }
 945                     E += sweight*E1;
 946                 }
 947
 948                 for( i = l_count-1; i > 0; i-- )
 949                 {
 950                     int n1 = ann->layer_sizes[i-1], n2 = ann->layer_sizes[i];
 951                     Mat _df(dcount, n2, CV_64F, &df[i][0]);
 952                     multiply(grad1, _df, grad1);
 953
 954                     {
 955                         AutoLock lock(ann->mtx);
 956                         Mat _dEdw = dEdw->at(i).rowRange(0, n1);
 957                         x1 = Mat(dcount, n1, CV_64F, &x[i-1][0]);
 958                         gemm(x1, grad1, 1, _dEdw, 1, _dEdw, GEMM_1_T);
 959
 960                         // update bias part of dEdw
 961                         double* dst = dEdw->at(i).ptr<double>(n1);
 962                         for( k = 0; k < dcount; k++ )
 963                         {
 964                             const double* src = grad1.ptr<double>(k);
 965                             for( j = 0; j < n2; j++ )
 966                                 dst[j] += src[j];
 967                         }
 968                     }
 969
 970                     Mat grad2( dcount, n1, CV_64F, buf[i&1] );
 971                     if( i > 1 )
 972                     {
 973                         Mat _w = ann->weights[i].rowRange(0, n1);
 974                         gemm(grad1, _w, 1, noArray(), 0, grad2, GEMM_2_T);
 975                     }
 976                     grad1 = grad2;
 977                 }
 978             }
 979             {
 980                 AutoLock lock(ann->mtx);
 981                 *pE += E;
 982             }
 983         }
 984     };
 985
 986     int train_rprop( const Mat& inputs, const Mat& outputs, const Mat& _sw, TermCriteria termCrit )
 987     {
 988         const int max_buf_size = 1 << 16;
 989         int i, iter = -1, count = inputs.rows;
 990
 991         double prev_E = DBL_MAX*0.5;
 992
 993         int max_iter = termCrit.maxCount;
 994         double epsilon = termCrit.epsilon;
 995         double dw_plus = params.rpDWPlus;
 996         double dw_minus = params.rpDWMinus;
 997         double dw_min = params.rpDWMin;
 998         double dw_max = params.rpDWMax;
 999
1000         int l_count = layer_count();
1001
1002         // allocate buffers
1003         vector<Mat> dw(l_count), dEdw(l_count), prev_dEdw_sign(l_count);
1004
1005         int total = 0;
1006         for( i = 0; i < l_count; i++ )
1007         {
1008             total += layer_sizes[i];
1009             dw[i].create(weights[i].size(), CV_64F);
1010             dw[i].setTo(Scalar::all(params.rpDW0));
1011             prev_dEdw_sign[i] = Mat::zeros(weights[i].size(), CV_8S);
1012             dEdw[i] = Mat::zeros(weights[i].size(), CV_64F);
1013         }
1014
1015         int dcount0 = max_buf_size/(2*total);
1016         dcount0 = std::max( dcount0, 1 );
1017         dcount0 = std::min( dcount0, count );
1018         int chunk_count = (count + dcount0 - 1)/dcount0;
1019
1020         // run rprop loop
1021         /*
1022          y_i(t) = w_i(t)*x_{i-1}(t)
1023          x_i(t) = f(y_i(t))
1024          E = sum_over_all_samples(1/2*||u - x_N||^2)
1025          grad_N = (x_N - u)*f'(y_i)
1026
1027          std::min(dw_i{jk}(t)*dw_plus, dw_max), if dE/dw_i{jk}(t)*dE/dw_i{jk}(t-1) > 0
1028          dw_i{jk}(t) = std::max(dw_i{jk}(t)*dw_minus, dw_min), if dE/dw_i{jk}(t)*dE/dw_i{jk}(t-1) < 0
1029          dw_i{jk}(t-1) else
1030
1031          if (dE/dw_i{jk}(t)*dE/dw_i{jk}(t-1) < 0)
1032          dE/dw_i{jk}(t)<-0
1033          else
1034          w_i{jk}(t+1) = w_i{jk}(t) + dw_i{jk}(t)
1035          grad_{i-1}(t) = w_i^t(t)*grad_i(t)
1036          */
1037         for( iter = 0; iter < max_iter; iter++ )
1038         {
1039             double E = 0;
1040
1041             for( i = 0; i < l_count; i++ )
1042                 dEdw[i].setTo(Scalar::all(0));
1043
1044             // first, iterate through all the samples and compute dEdw
1045             RPropLoop invoker(this, inputs, outputs, _sw, dcount0, dEdw, &E);
1046             parallel_for_(Range(0, chunk_count), invoker);
1047             //invoker(Range(0, chunk_count));
1048
1049             // now update weights
1050             for( i = 1; i < l_count; i++ )
1051             {
1052                 int n1 = layer_sizes[i-1], n2 = layer_sizes[i];
1053                 for( int k = 0; k <= n1; k++ )
1054                 {
1055                     CV_Assert(weights[i].size() == Size(n2, n1+1));
1056                     double* wk = weights[i].ptr<double>(k);
1057                     double* dwk = dw[i].ptr<double>(k);
1058                     double* dEdwk = dEdw[i].ptr<double>(k);
1059                     schar* prevEk = prev_dEdw_sign[i].ptr<schar>(k);
1060
1061                     for( int j = 0; j < n2; j++ )
1062                     {
1063                         double Eval = dEdwk[j];
1064                         double dval = dwk[j];
1065                         double wval = wk[j];
1066                         int s = CV_SIGN(Eval);
1067                         int ss = prevEk[j]*s;
1068                         if( ss > 0 )
1069                         {
1070                             dval *= dw_plus;
1071                             dval = std::min( dval, dw_max );
1072                             dwk[j] = dval;
1073                             wk[j] = wval + dval*s;
1074                         }
1075                         else if( ss < 0 )
1076                         {
1077                             dval *= dw_minus;
1078                             dval = std::max( dval, dw_min );
1079                             prevEk[j] = 0;
1080                             dwk[j] = dval;
1081                             wk[j] = wval + dval*s;
1082                         }
1083                         else
1084                         {
1085                             prevEk[j] = (schar)s;
1086                             wk[j] = wval + dval*s;
1087                         }
1088                         dEdwk[j] = 0.;
1089                     }
1090                 }
1091             }
1092
1093             //printf("%d. E = %g\n", iter, E);
1094             if( fabs(prev_E - E) < epsilon )
1095                 break;
1096             prev_E = E;
1097         }
1098
1099         return iter;
1100     }
1101
1102     void write_params( FileStorage& fs ) const
1103     {
1104         const char* activ_func_name = activ_func == IDENTITY ? "IDENTITY" :
1105                                       activ_func == SIGMOID_SYM ? "SIGMOID_SYM" :
1106                                       activ_func == GAUSSIAN ? "GAUSSIAN" : 0;
1107
1108         if( activ_func_name )
1109             fs << "activation_function" << activ_func_name;
1110         else
1111             fs << "activation_function_id" << activ_func;
1112
1113         if( activ_func != IDENTITY )
1114         {
1115             fs << "f_param1" << f_param1;
1116             fs << "f_param2" << f_param2;
1117         }
1118
1119         fs << "min_val" << min_val << "max_val" << max_val << "min_val1" << min_val1 << "max_val1" << max_val1;
1120
1121         fs << "training_params" << "{";
1122         if( params.trainMethod == ANN_MLP::BACKPROP )
1123         {
1124             fs << "train_method" << "BACKPROP";
1125             fs << "dw_scale" << params.bpDWScale;
1126             fs << "moment_scale" << params.bpMomentScale;
1127         }
1128         else if( params.trainMethod == ANN_MLP::RPROP )
1129         {
1130             fs << "train_method" << "RPROP";
1131             fs << "dw0" << params.rpDW0;
1132             fs << "dw_plus" << params.rpDWPlus;
1133             fs << "dw_minus" << params.rpDWMinus;
1134             fs << "dw_min" << params.rpDWMin;
1135             fs << "dw_max" << params.rpDWMax;
1136         }
1137         else
1138             CV_Error(CV_StsError, "Unknown training method");
1139
1140         fs << "term_criteria" << "{";
1141         if( params.termCrit.type & TermCriteria::EPS )
1142             fs << "epsilon" << params.termCrit.epsilon;
1143         if( params.termCrit.type & TermCriteria::COUNT )
1144             fs << "iterations" << params.termCrit.maxCount;
1145         fs << "}" << "}";
1146     }
1147
1148     void write( FileStorage& fs ) const
1149     {
1150         if( layer_sizes.empty() )
1151             return;
1152         int i, l_count = layer_count();
1153
1154         fs << "layer_sizes" << layer_sizes;
1155
1156         write_params( fs );
1157
1158         size_t esz = weights[0].elemSize();
1159
1160         fs << "input_scale" << "[";
1161         fs.writeRaw("d", weights[0].ptr(), weights[0].total()*esz);
1162
1163         fs << "]" << "output_scale" << "[";
1164         fs.writeRaw("d", weights[l_count].ptr(), weights[l_count].total()*esz);
1165
1166         fs << "]" << "inv_output_scale" << "[";
1167         fs.writeRaw("d", weights[l_count+1].ptr(), weights[l_count+1].total()*esz);
1168
1169         fs << "]" << "weights" << "[";
1170         for( i = 1; i < l_count; i++ )
1171         {
1172             fs << "[";
1173             fs.writeRaw("d", weights[i].ptr(), weights[i].total()*esz);
1174             fs << "]";
1175         }
1176         fs << "]";
1177     }
1178
1179     void read_params( const FileNode& fn )
1180     {
1181         String activ_func_name = (String)fn["activation_function"];
1182         if( !activ_func_name.empty() )
1183         {
1184             activ_func = activ_func_name == "SIGMOID_SYM" ? SIGMOID_SYM :
1185                          activ_func_name == "IDENTITY" ? IDENTITY :
1186                          activ_func_name == "GAUSSIAN" ? GAUSSIAN : -1;
1187             CV_Assert( activ_func >= 0 );
1188         }
1189         else
1190             activ_func = (int)fn["activation_function_id"];
1191
1192         f_param1 = (double)fn["f_param1"];
1193         f_param2 = (double)fn["f_param2"];
1194
1195         setActivationFunction( activ_func, f_param1, f_param2 );
1196
1197         min_val = (double)fn["min_val"];
1198         max_val = (double)fn["max_val"];
1199         min_val1 = (double)fn["min_val1"];
1200         max_val1 = (double)fn["max_val1"];
1201
1202         FileNode tpn = fn["training_params"];
1203         params = AnnParams();
1204
1205         if( !tpn.empty() )
1206         {
1207             String tmethod_name = (String)tpn["train_method"];
1208
1209             if( tmethod_name == "BACKPROP" )
1210             {
1211                 params.trainMethod = ANN_MLP::BACKPROP;
1212                 params.bpDWScale = (double)tpn["dw_scale"];
1213                 params.bpMomentScale = (double)tpn["moment_scale"];
1214             }
1215             else if( tmethod_name == "RPROP" )
1216             {
1217                 params.trainMethod = ANN_MLP::RPROP;
1218                 params.rpDW0 = (double)tpn["dw0"];
1219                 params.rpDWPlus = (double)tpn["dw_plus"];
1220                 params.rpDWMinus = (double)tpn["dw_minus"];
1221                 params.rpDWMin = (double)tpn["dw_min"];
1222                 params.rpDWMax = (double)tpn["dw_max"];
1223             }
1224             else
1225                 CV_Error(CV_StsParseError, "Unknown training method (should be BACKPROP or RPROP)");
1226
1227             FileNode tcn = tpn["term_criteria"];
1228             if( !tcn.empty() )
1229             {
1230                 FileNode tcn_e = tcn["epsilon"];
1231                 FileNode tcn_i = tcn["iterations"];
1232                 params.termCrit.type = 0;
1233                 if( !tcn_e.empty() )
1234                 {
1235                     params.termCrit.type |= TermCriteria::EPS;
1236                     params.termCrit.epsilon = (double)tcn_e;
1237                 }
1238                 if( !tcn_i.empty() )
1239                 {
1240                     params.termCrit.type |= TermCriteria::COUNT;
1241                     params.termCrit.maxCount = (int)tcn_i;
1242                 }
1243             }
1244         }
1245     }
1246
1247     void read( const FileNode& fn )
1248     {
1249         clear();
1250
1251         vector<int> _layer_sizes;
1252         readVectorOrMat(fn["layer_sizes"], _layer_sizes);
1253         setLayerSizes( _layer_sizes );
1254
1255         int i, l_count = layer_count();
1256         read_params(fn);
1257
1258         size_t esz = weights[0].elemSize();
1259
1260         FileNode w = fn["input_scale"];
1261         w.readRaw("d", weights[0].ptr(), weights[0].total()*esz);
1262
1263         w = fn["output_scale"];
1264         w.readRaw("d", weights[l_count].ptr(), weights[l_count].total()*esz);
1265
1266         w = fn["inv_output_scale"];
1267         w.readRaw("d", weights[l_count+1].ptr(), weights[l_count+1].total()*esz);
1268
1269         FileNodeIterator w_it = fn["weights"].begin();
1270
1271         for( i = 1; i < l_count; i++, ++w_it )
1272             (*w_it).readRaw("d", weights[i].ptr(), weights[i].total()*esz);
1273         trained = true;
1274     }
1275
1276     Mat getWeights(int layerIdx) const
1277     {
1278         CV_Assert( 0 <= layerIdx && layerIdx < (int)weights.size() );
1279         return weights[layerIdx];
1280     }
1281
1282     bool isTrained() const
1283     {
1284         return trained;
1285     }
1286
1287     bool isClassifier() const
1288     {
1289         return false;
1290     }
1291
1292     int getVarCount() const
1293     {
1294         return layer_sizes.empty() ? 0 : layer_sizes[0];
1295     }
1296
1297     String getDefaultName() const
1298     {
1299         return "opencv_ml_ann_mlp";
1300     }
1301
1302     vector<int> layer_sizes;
1303     vector<Mat> weights;
1304     double f_param1, f_param2;
1305     double min_val, max_val, min_val1, max_val1;
1306     int activ_func;
1307     int max_lsize, max_buf_sz;
1308     AnnParams params;
1309     RNG rng;
1310     Mutex mtx;
1311     bool trained;
1312 };
1313
1314
1315 Ptr<ANN_MLP> ANN_MLP::create()
1316 {
1317     return makePtr<ANN_MLPImpl>();
1318 }
1319
1320 Ptr<ANN_MLP> ANN_MLP::load(const String& filepath)
1321 {
1322     FileStorage fs;
1323     fs.open(filepath, FileStorage::READ);
1324
1325     Ptr<ANN_MLP> ann = makePtr<ANN_MLPImpl>();
1326
1327     ((ANN_MLPImpl*)ann.get())->read(fs.getFirstTopLevelNode());
1328     return ann;
1329 }
1330
1331
1332     }}
1333
1334 /* End of file. */