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方向梯度直方图(HOG)是计算机视觉领域中一种经典的特征描述方法,其主要思想是利用图像局部区域的梯度方向分布来描述物体的形状特征。该算法的核心在于捕捉图像中物体的边缘和纹理信息,这些信息往往能够很好地反映目标的轮廓特征。
HOG特征提取过程可以分为几个关键步骤:首先对图像进行预处理,包括灰度化和伽马校正,以减少光照变化的影响。然后计算每个像素点的梯度,包括梯度幅值和方向。接下来将图像划分为小的连通区域,称为细胞单元,并统计每个细胞单元内的梯度方向直方图。为了增强特征对几何和光学变化的鲁棒性,还会对相邻的细胞单元进行对比度归一化处理,将多个细胞单元组成一个块,在块内进行归一化操作。
HOG特征的强大之处在于它对几何和光学变换的鲁棒性,即使目标在图像中的位置和光照条件发生变化,其特征描述也能保持相对稳定。当与支持向量机(SVM)等分类器结合使用时,HOG在行人检测等任务中表现出色。这种方法能够有效地区分人体轮廓与其他背景信息,因此在智能监控、自动驾驶等领域有广泛应用。
虽然近年来深度学习方法的兴起使得一些传统特征提取方法的应用有所减少,但HOG因其计算效率高和在某些特定任务上的良好表现,仍然是计算机视觉工程师工具箱中的重要工具之一。