modules/ml/src/rtrees.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 CvForestTree::CvForestTree()
  44 {
  45     forest = NULL;
  46 }
  47
  48
  49 CvForestTree::~CvForestTree()
  50 {
  51     clear();
  52 }
  53
  54
  55 bool CvForestTree::train( CvDTreeTrainData* _data,
  56                           const CvMat* _subsample_idx,
  57                           CvRTrees* _forest )
  58 {
  59     clear();
  60     forest = _forest;
  61
  62     data = _data;
  63     data->shared = true;
  64     return do_train(_subsample_idx);
  65 }
  66
  67
  68 bool
  69 CvForestTree::train( const CvMat*, int, const CvMat*, const CvMat*,
  70                     const CvMat*, const CvMat*, const CvMat*, CvDTreeParams )
  71 {
  72     assert(0);
  73     return false;
  74 }
  75
  76
  77 bool
  78 CvForestTree::train( CvDTreeTrainData*, const CvMat* )
  79 {
  80     assert(0);
  81     return false;
  82 }
  83
  84
  85
  86 namespace cv
  87 {
  88
  89 ForestTreeBestSplitFinder::ForestTreeBestSplitFinder( CvForestTree* _tree, CvDTreeNode* _node ) :
  90     DTreeBestSplitFinder(_tree, _node) {}
  91
  92 ForestTreeBestSplitFinder::ForestTreeBestSplitFinder( const ForestTreeBestSplitFinder& finder, Split spl ) :
  93     DTreeBestSplitFinder( finder, spl ) {}
  94
  95 void ForestTreeBestSplitFinder::operator()(const BlockedRange& range)
  96 {
  97     int vi, vi1 = range.begin(), vi2 = range.end();
  98     int n = node->sample_count;
  99     CvDTreeTrainData* data = tree->get_data();
 100     AutoBuffer<uchar> inn_buf(2*n*(sizeof(int) + sizeof(float)));
 101
 102     CvForestTree* ftree = (CvForestTree*)tree;
 103     const CvMat* active_var_mask = ftree->forest->get_active_var_mask();
 104
 105     for( vi = vi1; vi < vi2; vi++ )
 106     {
 107         CvDTreeSplit *res;
 108         int ci = data->var_type->data.i[vi];
 109         if( node->num_valid[vi] <= 1
 110             || (active_var_mask && !active_var_mask->data.ptr[vi]) )
 111             continue;
 112
 113         if( data->is_classifier )
 114         {
 115             if( ci >= 0 )
 116                 res = ftree->find_split_cat_class( node, vi, bestSplit->quality, split, (uchar*)inn_buf );
 117             else
 118                 res = ftree->find_split_ord_class( node, vi, bestSplit->quality, split, (uchar*)inn_buf );
 119         }
 120         else
 121         {
 122             if( ci >= 0 )
 123                 res = ftree->find_split_cat_reg( node, vi, bestSplit->quality, split, (uchar*)inn_buf );
 124             else
 125                 res = ftree->find_split_ord_reg( node, vi, bestSplit->quality, split, (uchar*)inn_buf );
 126         }
 127
 128         if( res && bestSplit->quality < split->quality )
 129                 memcpy( (CvDTreeSplit*)bestSplit, (CvDTreeSplit*)split, splitSize );
 130     }
 131 }
 132 }
 133
 134 CvDTreeSplit* CvForestTree::find_best_split( CvDTreeNode* node )
 135 {
 136     CvMat* active_var_mask = 0;
 137     if( forest )
 138     {
 139         int var_count;
 140         CvRNG* rng = forest->get_rng();
 141
 142         active_var_mask = forest->get_active_var_mask();
 143         var_count = active_var_mask->cols;
 144
 145         CV_Assert( var_count == data->var_count );
 146
 147         for( int vi = 0; vi < var_count; vi++ )
 148         {
 149             uchar temp;
 150             int i1 = cvRandInt(rng) % var_count;
 151             int i2 = cvRandInt(rng) % var_count;
 152             CV_SWAP( active_var_mask->data.ptr[i1],
 153                 active_var_mask->data.ptr[i2], temp );
 154         }
 155     }
 156
 157     cv::ForestTreeBestSplitFinder finder( this, node );
 158
 159     cv::parallel_reduce(cv::BlockedRange(0, data->var_count), finder);
 160
 161     CvDTreeSplit *bestSplit = 0;
 162     if( finder.bestSplit->quality > 0 )
 163     {
 164         bestSplit = data->new_split_cat( 0, -1.0f );
 165         memcpy( bestSplit, finder.bestSplit, finder.splitSize );
 166     }
 167
 168     return bestSplit;
 169 }
 170
 171 void CvForestTree::read( CvFileStorage* fs, CvFileNode* fnode, CvRTrees* _forest, CvDTreeTrainData* _data )
 172 {
 173     CvDTree::read( fs, fnode, _data );
 174     forest = _forest;
 175 }
 176
 177
 178 void CvForestTree::read( CvFileStorage*, CvFileNode* )
 179 {
 180     assert(0);
 181 }
 182
 183 void CvForestTree::read( CvFileStorage* _fs, CvFileNode* _node,
 184                          CvDTreeTrainData* _data )
 185 {
 186     CvDTree::read( _fs, _node, _data );
 187 }
 188
 189
 190 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 191 //                                  Random trees                                        //
 192 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 193
 194 CvRTrees::CvRTrees()
 195 {
 196     nclasses         = 0;
 197     oob_error        = 0;
 198     ntrees           = 0;
 199     trees            = NULL;
 200     data             = NULL;
 201     active_var_mask  = NULL;
 202     var_importance   = NULL;
 203     rng = &cv::theRNG();
 204     default_model_name = "my_random_trees";
 205 }
 206
 207
 208 void CvRTrees::clear()
 209 {
 210     int k;
 211     for( k = 0; k < ntrees; k++ )
 212         delete trees[k];
 213     cvFree( &trees );
 214
 215     delete data;
 216     data = 0;
 217
 218     cvReleaseMat( &active_var_mask );
 219     cvReleaseMat( &var_importance );
 220     ntrees = 0;
 221 }
 222
 223
 224 CvRTrees::~CvRTrees()
 225 {
 226     clear();
 227 }
 228
 229
 230 CvMat* CvRTrees::get_active_var_mask()
 231 {
 232     return active_var_mask;
 233 }
 234
 235
 236 CvRNG* CvRTrees::get_rng()
 237 {
 238     return &rng->state;
 239 }
 240
 241 bool CvRTrees::train( const CvMat* _train_data, int _tflag,
 242                         const CvMat* _responses, const CvMat* _var_idx,
 243                         const CvMat* _sample_idx, const CvMat* _var_type,
 244                         const CvMat* _missing_mask, CvRTParams params )
 245 {
 246     clear();
 247
 248     CvDTreeParams tree_params( params.max_depth, params.min_sample_count,
 249         params.regression_accuracy, params.use_surrogates, params.max_categories,
 250         params.cv_folds, params.use_1se_rule, false, params.priors );
 251
 252     data = new CvDTreeTrainData();
 253     data->set_data( _train_data, _tflag, _responses, _var_idx,
 254         _sample_idx, _var_type, _missing_mask, tree_params, true);
 255
 256     int var_count = data->var_count;
 257     if( params.nactive_vars > var_count )
 258         params.nactive_vars = var_count;
 259     else if( params.nactive_vars == 0 )
 260         params.nactive_vars = (int)sqrt((double)var_count);
 261     else if( params.nactive_vars < 0 )
 262         CV_Error( CV_StsBadArg, "<nactive_vars> must be non-negative" );
 263
 264     // Create mask of active variables at the tree nodes
 265     active_var_mask = cvCreateMat( 1, var_count, CV_8UC1 );
 266     if( params.calc_var_importance )
 267     {
 268         var_importance  = cvCreateMat( 1, var_count, CV_32FC1 );
 269         cvZero(var_importance);
 270     }
 271     { // initialize active variables mask
 272         CvMat submask1, submask2;
 273         CV_Assert( (active_var_mask->cols >= 1) && (params.nactive_vars > 0) && (params.nactive_vars <= active_var_mask->cols) );
 274         cvGetCols( active_var_mask, &submask1, 0, params.nactive_vars );
 275         cvSet( &submask1, cvScalar(1) );
 276         if( params.nactive_vars < active_var_mask->cols )
 277         {
 278             cvGetCols( active_var_mask, &submask2, params.nactive_vars, var_count );
 279             cvZero( &submask2 );
 280         }
 281     }
 282
 283     return grow_forest( params.term_crit );
 284 }
 285
 286 bool CvRTrees::train( CvMLData* data, CvRTParams params )
 287 {
 288     const CvMat* values = data->get_values();
 289     const CvMat* response = data->get_responses();
 290     const CvMat* missing = data->get_missing();
 291     const CvMat* var_types = data->get_var_types();
 292     const CvMat* train_sidx = data->get_train_sample_idx();
 293     const CvMat* var_idx = data->get_var_idx();
 294
 295     return train( values, CV_ROW_SAMPLE, response, var_idx,
 296                   train_sidx, var_types, missing, params );
 297 }
 298
 299 bool CvRTrees::grow_forest( const CvTermCriteria term_crit )
 300 {
 301     CvMat* sample_idx_mask_for_tree = 0;
 302     CvMat* sample_idx_for_tree      = 0;
 303
 304     const int max_ntrees = term_crit.max_iter;
 305     const double max_oob_err = term_crit.epsilon;
 306
 307     const int dims = data->var_count;
 308     float maximal_response = 0;
 309
 310     CvMat* oob_sample_votes        = 0;
 311     CvMat* oob_responses       = 0;
 312
 313     float* oob_samples_perm_ptr= 0;
 314
 315     float* samples_ptr     = 0;
 316     uchar* missing_ptr     = 0;
 317     float* true_resp_ptr   = 0;
 318     bool is_oob_or_vimportance = (max_oob_err > 0 && term_crit.type != CV_TERMCRIT_ITER) || var_importance;
 319
 320     // oob_predictions_sum[i] = sum of predicted values for the i-th sample
 321     // oob_num_of_predictions[i] = number of summands
 322     //                            (number of predictions for the i-th sample)
 323     // initialize these variable to avoid warning C4701
 324     CvMat oob_predictions_sum = cvMat( 1, 1, CV_32FC1 );
 325     CvMat oob_num_of_predictions = cvMat( 1, 1, CV_32FC1 );
 326
 327     nsamples = data->sample_count;
 328     nclasses = data->get_num_classes();
 329
 330     if ( is_oob_or_vimportance )
 331     {
 332         if( data->is_classifier )
 333         {
 334             oob_sample_votes = cvCreateMat( nsamples, nclasses, CV_32SC1 );
 335             cvZero(oob_sample_votes);
 336         }
 337         else
 338         {
 339             // oob_responses[0,i] = oob_predictions_sum[i]
 340             //    = sum of predicted values for the i-th sample
 341             // oob_responses[1,i] = oob_num_of_predictions[i]
 342             //    = number of summands (number of predictions for the i-th sample)
 343             oob_responses = cvCreateMat( 2, nsamples, CV_32FC1 );
 344             cvZero(oob_responses);
 345             cvGetRow( oob_responses, &oob_predictions_sum, 0 );
 346             cvGetRow( oob_responses, &oob_num_of_predictions, 1 );
 347         }
 348
 349         oob_samples_perm_ptr     = (float*)cvAlloc( sizeof(float)*nsamples*dims );
 350         samples_ptr              = (float*)cvAlloc( sizeof(float)*nsamples*dims );
 351         missing_ptr              = (uchar*)cvAlloc( sizeof(uchar)*nsamples*dims );
 352         true_resp_ptr            = (float*)cvAlloc( sizeof(float)*nsamples );
 353
 354         data->get_vectors( 0, samples_ptr, missing_ptr, true_resp_ptr );
 355
 356         double minval, maxval;
 357         CvMat responses = cvMat(1, nsamples, CV_32FC1, true_resp_ptr);
 358         cvMinMaxLoc( &responses, &minval, &maxval );
 359         maximal_response = (float)MAX( MAX( fabs(minval), fabs(maxval) ), 0 );
 360     }
 361
 362     trees = (CvForestTree**)cvAlloc( sizeof(trees[0])*max_ntrees );
 363     memset( trees, 0, sizeof(trees[0])*max_ntrees );
 364
 365     sample_idx_mask_for_tree = cvCreateMat( 1, nsamples, CV_8UC1 );
 366     sample_idx_for_tree      = cvCreateMat( 1, nsamples, CV_32SC1 );
 367
 368     ntrees = 0;
 369     while( ntrees < max_ntrees )
 370     {
 371         int i, oob_samples_count = 0;
 372         double ncorrect_responses = 0; // used for estimation of variable importance
 373         CvForestTree* tree = 0;
 374
 375         cvZero( sample_idx_mask_for_tree );
 376         for(i = 0; i < nsamples; i++ ) //form sample for creation one tree
 377         {
 378             int idx = (*rng)(nsamples);
 379             sample_idx_for_tree->data.i[i] = idx;
 380             sample_idx_mask_for_tree->data.ptr[idx] = 0xFF;
 381         }
 382
 383         trees[ntrees] = new CvForestTree();
 384         tree = trees[ntrees];
 385         tree->train( data, sample_idx_for_tree, this );
 386
 387         if ( is_oob_or_vimportance )
 388         {
 389             CvMat sample, missing;
 390             // form array of OOB samples indices and get these samples
 391             sample   = cvMat( 1, dims, CV_32FC1, samples_ptr );
 392             missing  = cvMat( 1, dims, CV_8UC1,  missing_ptr );
 393
 394             oob_error = 0;
 395             for( i = 0; i < nsamples; i++,
 396                 sample.data.fl += dims, missing.data.ptr += dims )
 397             {
 398                 CvDTreeNode* predicted_node = 0;
 399                 // check if the sample is OOB
 400                 if( sample_idx_mask_for_tree->data.ptr[i] )
 401                     continue;
 402
 403                 // predict oob samples
 404                 if( !predicted_node )
 405                     predicted_node = tree->predict(&sample, &missing, true);
 406
 407                 if( !data->is_classifier ) //regression
 408                 {
 409                     double avg_resp, resp = predicted_node->value;
 410                     oob_predictions_sum.data.fl[i] += (float)resp;
 411                     oob_num_of_predictions.data.fl[i] += 1;
 412
 413                     // compute oob error
 414                     avg_resp = oob_predictions_sum.data.fl[i]/oob_num_of_predictions.data.fl[i];
 415                     avg_resp -= true_resp_ptr[i];
 416                     oob_error += avg_resp*avg_resp;
 417                     resp = (resp - true_resp_ptr[i])/maximal_response;
 418                     ncorrect_responses += exp( -resp*resp );
 419                 }
 420                 else //classification
 421                 {
 422                     double prdct_resp;
 423                     CvPoint max_loc;
 424                     CvMat votes;
 425
 426                     cvGetRow(oob_sample_votes, &votes, i);
 427                     votes.data.i[predicted_node->class_idx]++;
 428
 429                     // compute oob error
 430                     cvMinMaxLoc( &votes, 0, 0, 0, &max_loc );
 431
 432                     prdct_resp = data->cat_map->data.i[max_loc.x];
 433                     oob_error += (fabs(prdct_resp - true_resp_ptr[i]) < FLT_EPSILON) ? 0 : 1;
 434
 435                     ncorrect_responses += cvRound(predicted_node->value - true_resp_ptr[i]) == 0;
 436                 }
 437                 oob_samples_count++;
 438             }
 439             if( oob_samples_count > 0 )
 440                 oob_error /= (double)oob_samples_count;
 441
 442             // estimate variable importance
 443             if( var_importance && oob_samples_count > 0 )
 444             {
 445                 int m;
 446
 447                 memcpy( oob_samples_perm_ptr, samples_ptr, dims*nsamples*sizeof(float));
 448                 for( m = 0; m < dims; m++ )
 449                 {
 450                     double ncorrect_responses_permuted = 0;
 451                     // randomly permute values of the m-th variable in the oob samples
 452                     float* mth_var_ptr = oob_samples_perm_ptr + m;
 453
 454                     for( i = 0; i < nsamples; i++ )
 455                     {
 456                         int i1, i2;
 457                         float temp;
 458
 459                         if( sample_idx_mask_for_tree->data.ptr[i] ) //the sample is not OOB
 460                             continue;
 461                         i1 = (*rng)(nsamples);
 462                         i2 = (*rng)(nsamples);
 463                         CV_SWAP( mth_var_ptr[i1*dims], mth_var_ptr[i2*dims], temp );
 464
 465                         // turn values of (m-1)-th variable, that were permuted
 466                         // at the previous iteration, untouched
 467                         if( m > 1 )
 468                             oob_samples_perm_ptr[i*dims+m-1] = samples_ptr[i*dims+m-1];
 469                     }
 470
 471                     // predict "permuted" cases and calculate the number of votes for the
 472                     // correct class in the variable-m-permuted oob data
 473                     sample  = cvMat( 1, dims, CV_32FC1, oob_samples_perm_ptr );
 474                     missing = cvMat( 1, dims, CV_8UC1, missing_ptr );
 475                     for( i = 0; i < nsamples; i++,
 476                         sample.data.fl += dims, missing.data.ptr += dims )
 477                     {
 478                         double predct_resp, true_resp;
 479
 480                         if( sample_idx_mask_for_tree->data.ptr[i] ) //the sample is not OOB
 481                             continue;
 482
 483                         predct_resp = tree->predict(&sample, &missing, true)->value;
 484                         true_resp   = true_resp_ptr[i];
 485                         if( data->is_classifier )
 486                             ncorrect_responses_permuted += cvRound(true_resp - predct_resp) == 0;
 487                         else
 488                         {
 489                             true_resp = (true_resp - predct_resp)/maximal_response;
 490                             ncorrect_responses_permuted += exp( -true_resp*true_resp );
 491                         }
 492                     }
 493                     var_importance->data.fl[m] += (float)(ncorrect_responses
 494                         - ncorrect_responses_permuted);
 495                 }
 496             }
 497         }
 498         ntrees++;
 499         if( term_crit.type != CV_TERMCRIT_ITER && oob_error < max_oob_err )
 500             break;
 501     }
 502
 503     if( var_importance )
 504     {
 505         for ( int vi = 0; vi < var_importance->cols; vi++ )
 506                 var_importance->data.fl[vi] = ( var_importance->data.fl[vi] > 0 ) ?
 507                     var_importance->data.fl[vi] : 0;
 508         cvNormalize( var_importance, var_importance, 1., 0, CV_L1 );
 509     }
 510
 511     cvFree( &oob_samples_perm_ptr );
 512     cvFree( &samples_ptr );
 513     cvFree( &missing_ptr );
 514     cvFree( &true_resp_ptr );
 515
 516     cvReleaseMat( &sample_idx_mask_for_tree );
 517     cvReleaseMat( &sample_idx_for_tree );
 518
 519     cvReleaseMat( &oob_sample_votes );
 520     cvReleaseMat( &oob_responses );
 521
 522     return true;
 523 }
 524
 525
 526 const CvMat* CvRTrees::get_var_importance()
 527 {
 528     return var_importance;
 529 }
 530
 531
 532 float CvRTrees::get_proximity( const CvMat* sample1, const CvMat* sample2,
 533                               const CvMat* missing1, const CvMat* missing2 ) const
 534 {
 535     float result = 0;
 536
 537     for( int i = 0; i < ntrees; i++ )
 538         result += trees[i]->predict( sample1, missing1 ) ==
 539         trees[i]->predict( sample2, missing2 ) ?  1 : 0;
 540     result = result/(float)ntrees;
 541
 542     return result;
 543 }
 544
 545 float CvRTrees::calc_error( CvMLData* _data, int type , std::vector<float> *resp )
 546 {
 547     float err = 0;
 548     const CvMat* values = _data->get_values();
 549     const CvMat* response = _data->get_responses();
 550     const CvMat* missing = _data->get_missing();
 551     const CvMat* sample_idx = (type == CV_TEST_ERROR) ? _data->get_test_sample_idx() : _data->get_train_sample_idx();
 552     const CvMat* var_types = _data->get_var_types();
 553     int* sidx = sample_idx ? sample_idx->data.i : 0;
 554     int r_step = CV_IS_MAT_CONT(response->type) ?
 555                 1 : response->step / CV_ELEM_SIZE(response->type);
 556     bool is_classifier = var_types->data.ptr[var_types->cols-1] == CV_VAR_CATEGORICAL;
 557     int sample_count = sample_idx ? sample_idx->cols : 0;
 558     sample_count = (type == CV_TRAIN_ERROR && sample_count == 0) ? values->rows : sample_count;
 559     float* pred_resp = 0;
 560     if( resp && (sample_count > 0) )
 561     {
 562         resp->resize( sample_count );
 563         pred_resp = &((*resp)[0]);
 564     }
 565     if ( is_classifier )
 566     {
 567         for( int i = 0; i < sample_count; i++ )
 568         {
 569             CvMat sample, miss;
 570             int si = sidx ? sidx[i] : i;
 571             cvGetRow( values, &sample, si );
 572             if( missing )
 573                 cvGetRow( missing, &miss, si );
 574             float r = (float)predict( &sample, missing ? &miss : 0 );
 575             if( pred_resp )
 576                 pred_resp[i] = r;
 577             int d = fabs((double)r - response->data.fl[si*r_step]) <= FLT_EPSILON ? 0 : 1;
 578             err += d;
 579         }
 580         err = sample_count ? err / (float)sample_count * 100 : -FLT_MAX;
 581     }
 582     else
 583     {
 584         for( int i = 0; i < sample_count; i++ )
 585         {
 586             CvMat sample, miss;
 587             int si = sidx ? sidx[i] : i;
 588             cvGetRow( values, &sample, si );
 589             if( missing )
 590                 cvGetRow( missing, &miss, si );
 591             float r = (float)predict( &sample, missing ? &miss : 0 );
 592             if( pred_resp )
 593                 pred_resp[i] = r;
 594             float d = r - response->data.fl[si*r_step];
 595             err += d*d;
 596         }
 597         err = sample_count ? err / (float)sample_count : -FLT_MAX;
 598     }
 599     return err;
 600 }
 601
 602 float CvRTrees::get_train_error()
 603 {
 604     float err = -1;
 605
 606     int sample_count = data->sample_count;
 607     int var_count = data->var_count;
 608
 609     float *values_ptr = (float*)cvAlloc( sizeof(float)*sample_count*var_count );
 610     uchar *missing_ptr = (uchar*)cvAlloc( sizeof(uchar)*sample_count*var_count );
 611     float *responses_ptr = (float*)cvAlloc( sizeof(float)*sample_count );
 612
 613     data->get_vectors( 0, values_ptr, missing_ptr, responses_ptr);
 614
 615     if (data->is_classifier)
 616     {
 617         int err_count = 0;
 618         float *vp = values_ptr;
 619         uchar *mp = missing_ptr;
 620         for (int si = 0; si < sample_count; si++, vp += var_count, mp += var_count)
 621         {
 622             CvMat sample = cvMat( 1, var_count, CV_32FC1, vp );
 623             CvMat missing = cvMat( 1, var_count, CV_8UC1,  mp );
 624             float r = predict( &sample, &missing );
 625             if (fabs(r - responses_ptr[si]) >= FLT_EPSILON)
 626                 err_count++;
 627         }
 628         err = (float)err_count / (float)sample_count;
 629     }
 630     else
 631         CV_Error( CV_StsBadArg, "This method is not supported for regression problems" );
 632
 633     cvFree( &values_ptr );
 634     cvFree( &missing_ptr );
 635     cvFree( &responses_ptr );
 636
 637     return err;
 638 }
 639
 640
 641 float CvRTrees::predict( const CvMat* sample, const CvMat* missing ) const
 642 {
 643     double result = -1;
 644     int k;
 645
 646     if( nclasses > 0 ) //classification
 647     {
 648         int max_nvotes = 0;
 649         int* votes = (int*)alloca( sizeof(int)*nclasses );
 650         memset( votes, 0, sizeof(*votes)*nclasses );
 651         for( k = 0; k < ntrees; k++ )
 652         {
 653             CvDTreeNode* predicted_node = trees[k]->predict( sample, missing );
 654             int nvotes;
 655             int class_idx = predicted_node->class_idx;
 656             CV_Assert( 0 <= class_idx && class_idx < nclasses );
 657
 658             nvotes = ++votes[class_idx];
 659             if( nvotes > max_nvotes )
 660             {
 661                 max_nvotes = nvotes;
 662                 result = predicted_node->value;
 663             }
 664         }
 665     }
 666     else // regression
 667     {
 668         result = 0;
 669         for( k = 0; k < ntrees; k++ )
 670             result += trees[k]->predict( sample, missing )->value;
 671         result /= (double)ntrees;
 672     }
 673
 674     return (float)result;
 675 }
 676
 677 float CvRTrees::predict_prob( const CvMat* sample, const CvMat* missing) const
 678 {
 679     double result = -1;
 680     int k;
 681
 682         if( nclasses == 2 ) //classification
 683     {
 684         int max_nvotes = 0;
 685         int* votes = (int*)alloca( sizeof(int)*nclasses );
 686         memset( votes, 0, sizeof(*votes)*nclasses );
 687         for( k = 0; k < ntrees; k++ )
 688         {
 689             CvDTreeNode* predicted_node = trees[k]->predict( sample, missing );
 690             int nvotes;
 691             int class_idx = predicted_node->class_idx;
 692             CV_Assert( 0 <= class_idx && class_idx < nclasses );
 693
 694             nvotes = ++votes[class_idx];
 695             if( nvotes > max_nvotes )
 696             {
 697                 max_nvotes = nvotes;
 698                 result = predicted_node->value;
 699             }
 700         }
 701
 702                 return float(votes[1])/ntrees;
 703     }
 704     else // regression
 705                 CV_Error(CV_StsBadArg, "This function works for binary classification problems only...");
 706
 707     return -1;
 708 }
 709
 710 void CvRTrees::write( CvFileStorage* fs, const char* name ) const
 711 {
 712     int k;
 713
 714     if( ntrees < 1 || !trees || nsamples < 1 )
 715         CV_Error( CV_StsBadArg, "Invalid CvRTrees object" );
 716
 717     cvStartWriteStruct( fs, name, CV_NODE_MAP, CV_TYPE_NAME_ML_RTREES );
 718
 719     cvWriteInt( fs, "nclasses", nclasses );
 720     cvWriteInt( fs, "nsamples", nsamples );
 721     cvWriteInt( fs, "nactive_vars", (int)cvSum(active_var_mask).val[0] );
 722     cvWriteReal( fs, "oob_error", oob_error );
 723
 724     if( var_importance )
 725         cvWrite( fs, "var_importance", var_importance );
 726
 727     cvWriteInt( fs, "ntrees", ntrees );
 728
 729     data->write_params( fs );
 730
 731     cvStartWriteStruct( fs, "trees", CV_NODE_SEQ );
 732
 733     for( k = 0; k < ntrees; k++ )
 734     {
 735         cvStartWriteStruct( fs, 0, CV_NODE_MAP );
 736         trees[k]->write( fs );
 737         cvEndWriteStruct( fs );
 738     }
 739
 740     cvEndWriteStruct( fs ); //trees
 741     cvEndWriteStruct( fs ); //CV_TYPE_NAME_ML_RTREES
 742 }
 743
 744
 745 void CvRTrees::read( CvFileStorage* fs, CvFileNode* fnode )
 746 {
 747     int nactive_vars, var_count, k;
 748     CvSeqReader reader;
 749     CvFileNode* trees_fnode = 0;
 750
 751     clear();
 752
 753     nclasses     = cvReadIntByName( fs, fnode, "nclasses", -1 );
 754     nsamples     = cvReadIntByName( fs, fnode, "nsamples" );
 755     nactive_vars = cvReadIntByName( fs, fnode, "nactive_vars", -1 );
 756     oob_error    = cvReadRealByName(fs, fnode, "oob_error", -1 );
 757     ntrees       = cvReadIntByName( fs, fnode, "ntrees", -1 );
 758
 759     var_importance = (CvMat*)cvReadByName( fs, fnode, "var_importance" );
 760
 761     if( nclasses < 0 || nsamples <= 0 || nactive_vars < 0 || oob_error < 0 || ntrees <= 0)
 762         CV_Error( CV_StsParseError, "Some <nclasses>, <nsamples>, <var_count>, "
 763         "<nactive_vars>, <oob_error>, <ntrees> of tags are missing" );
 764
 765     rng = &cv::theRNG();
 766
 767     trees = (CvForestTree**)cvAlloc( sizeof(trees[0])*ntrees );
 768     memset( trees, 0, sizeof(trees[0])*ntrees );
 769
 770     data = new CvDTreeTrainData();
 771     data->read_params( fs, fnode );
 772     data->shared = true;
 773
 774     trees_fnode = cvGetFileNodeByName( fs, fnode, "trees" );
 775     if( !trees_fnode || !CV_NODE_IS_SEQ(trees_fnode->tag) )
 776         CV_Error( CV_StsParseError, "<trees> tag is missing" );
 777
 778     cvStartReadSeq( trees_fnode->data.seq, &reader );
 779     if( reader.seq->total != ntrees )
 780         CV_Error( CV_StsParseError,
 781         "<ntrees> is not equal to the number of trees saved in file" );
 782
 783     for( k = 0; k < ntrees; k++ )
 784     {
 785         trees[k] = new CvForestTree();
 786         trees[k]->read( fs, (CvFileNode*)reader.ptr, this, data );
 787         CV_NEXT_SEQ_ELEM( reader.seq->elem_size, reader );
 788     }
 789
 790     var_count = data->var_count;
 791     active_var_mask = cvCreateMat( 1, var_count, CV_8UC1 );
 792     {
 793         // initialize active variables mask
 794         CvMat submask1, submask2;
 795         cvGetCols( active_var_mask, &submask1, 0, nactive_vars );
 796         cvGetCols( active_var_mask, &submask2, nactive_vars, var_count );
 797         cvSet( &submask1, cvScalar(1) );
 798         cvZero( &submask2 );
 799     }
 800 }
 801
 802
 803 int CvRTrees::get_tree_count() const
 804 {
 805     return ntrees;
 806 }
 807
 808 CvForestTree* CvRTrees::get_tree(int i) const
 809 {
 810     return (unsigned)i < (unsigned)ntrees ? trees[i] : 0;
 811 }
 812
 813 using namespace cv;
 814
 815 bool CvRTrees::train( const Mat& _train_data, int _tflag,
 816                      const Mat& _responses, const Mat& _var_idx,
 817                      const Mat& _sample_idx, const Mat& _var_type,
 818                      const Mat& _missing_mask, CvRTParams _params )
 819 {
 820     CvMat tdata = _train_data, responses = _responses, vidx = _var_idx,
 821     sidx = _sample_idx, vtype = _var_type, mmask = _missing_mask;
 822     return train(&tdata, _tflag, &responses, vidx.data.ptr ? &vidx : 0,
 823                  sidx.data.ptr ? &sidx : 0, vtype.data.ptr ? &vtype : 0,
 824                  mmask.data.ptr ? &mmask : 0, _params);
 825 }
 826
 827
 828 float CvRTrees::predict( const Mat& _sample, const Mat& _missing ) const
 829 {
 830     CvMat sample = _sample, mmask = _missing;
 831     return predict(&sample, mmask.data.ptr ? &mmask : 0);
 832 }
 833
 834 float CvRTrees::predict_prob( const Mat& _sample, const Mat& _missing) const
 835 {
 836     CvMat sample = _sample, mmask = _missing;
 837     return predict_prob(&sample, mmask.data.ptr ? &mmask : 0);
 838 }
 839
 840 Mat CvRTrees::getVarImportance()
 841 {
 842     return Mat(get_var_importance());
 843 }
 844
 845 // End of file.