传统目标识别方法的综述

传统目标识别算法一般由以下三个步骤组成:预处理、特征提 取、分类识别。
通常,图像预处理分为图像去噪和图像增强。常用的噪声去除方法包括滤波算子 (均值滤波、中值滤波、维也纳滤波等)、小波去噪及稀疏编码去噪等方法。而图像 增强是为了突出目标信息从而提升后续模式识别的效率和准确率。一般根据具体应用情况而选择,常见的增强方法有直方图均衡化、gamma校正、图像锐化、显著性检测 等方法。
一,图像去噪(滤波去噪,小波去噪)
1,均值滤波
在这里插入图片描述
2.中值滤波
在这里插入图片描述
3,其他滤波等等

(二)小波去噪

不同于傅里叶变换单纯地从频率域分析不同,小波变换是一种结合时域和频域的局部化特性的时频分析技术。小波去噪是利用小波变换将带有噪声的图像转换到不 同小波分辨率呈现不同的规律,从而在不同的分辨率设定阈值限制,调整小波系数, 达到图像去噪的目的,这种方法也称为小波阈值滤波。

(三 )稀疏编码去噪
基于冗余字典(redundant dictionary,也称为稀疏字典)稀疏分解技术近年来被认 为是最好的去噪算法。稀疏编码算法的思路是训练出一组“超完备”的基向量(冗余 字典)Df,使得输入的向量数据X能够用Df的线性组合来更高效地表达样本图像

(四)直方图均衡化方法
直方图均衡化是一种最通用的图像增强算法。它的理论依据是统计学上的信息熵,信息熵理论认为均匀分布的数据有最大的信息量,对于图像数据亦是如此。直方图均衡化通过非线性变换改变数据的灰度分布特性,拉伸图像中像素数多的灰度级, 归并像素数少的灰度级,使得分布更趋于平均,从而提升图像的对比度,提高图像信 息量,为后续特征提取和分类识别提供更有效的数据输入。

二,特征提取
图像的特征提取是图像检测和识别的核心,其目的是提取出有用的,有利于分类 识别的特征。不管什么图像,其本身都是含有许多特征,而这些特征按照其与分类效 果的影响,可以分为信息特征、冗余特征、不相关特征和噪声特征四类。而图像特征 提取所要做的,就是从特征中寻找出信息特征,尽可能地剔除其他三个特征。图像的 常见特征的提取一般从颜色、梯度、纹理和形状等几个方面去计算。目前模式识别上 最常用且有效的特征有:SIFT特征、LBP特征、HOG特征以及使用核回归的提取的特征等。

三,特征分类识别
在计算机视觉和模式识别领域常用的分类器主要有:罗杰斯特回归(109istic Regression)、 Sofimax分类器、朴素贝叶斯分类器(Naive Bayes)、决策树(Decision Trees)、KNN分类器(K-Nearest Neighbor)和支持向量机(SVM)等。在图像识别任 务中,使用最广泛的为SVM和Sofimax分类器。

本文介绍目标识别的三个处理步骤:预处理,特征提取和分类识别。图像的特征是其中最为关键的一步,虽然发展至今,已经有很多优秀的特征被提出和应用,但是没有哪一个特征是可以万能地适用于一切目标识 别问题。人工地挑选或者是设计特征是一件费时费力的事情,这也是限制目标识别进 一步发展的难点。随着科技的进步,一种依靠大数据训练,自动提取特征的技术开始 慢慢成为目标识别方法的主流,那就是深度学习。

### 传统方法在目标检测领域的综述 #### 定义与背景 目标检测对于人类而言简单,即使是几个月大的婴儿也能识别出一些常见的对象。然而,在计算机视觉领域,使机器具备这一能力曾经是非常困难的任务[^1]。 #### 方法概述 早期的目标检测技术主要依赖于手工设计特征和浅层学习模型。这些方法通常涉及以下几个方面: - **Haar-like 特征**:由 Viola 和 Jones 提出的一种快速人脸检测框架利用了 Haar-like 特征来描述图像局部对比度变化情况,并通过 AdaBoost 算法训练弱分类器组合成强分类器来进行高效的人脸检测。 - **HOG (Histogram of Oriented Gradients)**:该方法计算并统计梯度方向直方图作为图像的表征向量用于区分不同的物体形状轮廓;它常被应用于滑动窗口机制下的行人检测任务中[^3]。 - **SIFT/SURF**:尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform, SIFT)及其加速版本SURF能够提取稳定的关键点描述符,适用于复杂背景下多视角变形较大的目标匹配检索问题解决。 - **Deformable Part Models(DPMs)**:这是一种基于部件模型的方法论,允许对具有较大姿态差异的对象建模,比如人体部位之间的相对位移关系,从而提高了检测鲁棒性和泛化性能。 #### 应用案例分析 以 PASCAL VOC 数据集为例,其中包含了约一万张标注有20种不同类型物品的照片素材供研究者们测试各自开发出来的算法效果优劣程度如何。而在更大型的数据集合 MS COCO 上,则扩展到了超过二十万个样本以及八十多个细粒度类别标签覆盖范围内的挑战赛项目设置环境里去验证系统的实际应用价值所在。 #### 性能评估标准 为了衡量上述提到的各种经典方案的好坏之分,业界普遍采用 mAP(mean Average Precision) 来综合考量预测结果既包括正确率又兼顾召回率两方面的平衡表现状况。另外还有 IoU(Intersection over Union) 这样专门针对边界框重合比例大小给出量化评价指标体系支持整个评测过程更加科学合理地开展下去。 ```python def calculate_iou(boxA, boxB): # determine the (x, y)-coordinates of the intersection rectangle xA = max(boxA[0], boxB[0]) yA = max(boxA[1], boxB[1]) xB = min(boxA[2], boxB[2]) yB = min(boxA[3], boxB[3]) # compute the area of intersection rectangle interArea = abs(max((xB - xA, 0)) * max((yB - yA), 0)) if interArea == 0: return 0 # compute the area of both the prediction and ground-truth rectangles boxAArea = abs((boxA[2] - boxA[0]) * (boxA[3] - boxA[1])) boxBArea = abs((boxB[2] - boxB[0]) * (boxB[3] - boxB[1])) # compute the intersection over union by taking the intersection # area and dividing it by the sum of prediction + ground-truth areas - the interesection area iou = interArea / float(boxAArea + boxBArea - interArea) # return the intersection over union value return iou ```
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