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图像处理常用算法介绍

2024年08月01日 Python 我要评论
重点是了解DOG(Difference of Gaussian)高斯差分图像是如何生成的,以及求取关键点,求取关键点的主方向,并以此主方向来做坐标系,梯度方向和梯度幅值按新的坐标系进行计算,构造一个特征向量描述子。这里其实就是通过PCA去求新的坐标系的各坐标轴,一个轴可以认为就是一个特征向量。, 当是一张2000*2000大小图片时,由于直接将图像拉伸为向量,一个样本将达到400万长的一个维度。此篇简单回顾下图像处理领域常用到的一些算法,这边只对每个知识点重要的点做一些记录,便于快速的知其形,会其意。

此篇简单回顾下图像处理领域常用到的一些算法,这边只对每个知识点重要的点做一些记录,便于快速的知其形,会其意。

一. sift(scale-invariant feature transform)特征

重点是了解dog(difference of gaussian)高斯差分图像是如何生成的,以及求取关键点,求取关键点的主方向,并以此主方向来做坐标系,梯度方向和梯度幅值按新的坐标系进行计算,构造一个特征向量描述子。主要可参考如下博客

sift局部描述子 - 知乎

https://www.cnblogs.com/jack-elvis/p/11297216.html

sift算法原理与源码分析

 二. pca

可参考博主的论文

 这边投影的一些知识点拓展也可以参考之前的博客中第17点

线性代数基础知识-csdn博客

这里其实就是通过pca去求新的坐标系的各坐标轴,一个轴可以认为就是一个特征向量。d个特征向量即为d个轴。然后k等同于选取了其中的k个轴,只获取原数据在这k个轴上的投影值组成一个特征向量来表示图像。

也可以参考其它博客

pca(主成分分析) - 知乎

 【机器学习】降维——pca(非常详细) - 知乎

 三. svd

上面最后一个参考博客中也提到了svd,其左奇异矩阵和右奇异矩阵介绍可见如下帖子

降维算法: 奇异值分解svd - 知乎

《统计学习方法》之svd - 知乎

具体计算示例可参考如下博客

强大的矩阵奇异值分解(svd) - 知乎

 回想之前在校期间,用pca对图像提取特征时,需要计算aa^{t}, 当是一张2000*2000大小图片时,由于直接将图像拉伸为向量,一个样本将达到400万长的一个维度。假设这边有1000个样本,a的大小将会是100万* 1000, 所以aa^{t}将会100万* 100万大小,matbalb计算时候直接显示内存不足,当时就转用svd方法去求解。 我们可以用svd方法,将a表达为:

a = u\sigma v^{t} ,那么协方差矩阵

aa^{t} = u\sigma v^{t} * v\sigma u^{t} = u\sum ^{2}u^{t} ,转换为了u的计算

【数学和算法】svd奇异值分解原理、以及在pca中的运用_svd怎么在pca-csdn博客

pca和svd的联系和区别? - 知乎

如下博客很好的说明了svd在图像压缩上的一个应用

svd与图像压缩 - 知乎

四. 矩阵的迹

关于矩阵迹的相关性质 - 知乎

 高等代数|第四章 矩阵--矩阵的迹与相似

五. 牛顿法

涉及到泰勒展开(其实就是在一个点附近,用多项式去无限逼近此函数),下面先回顾下一些基本知识点

泰勒展开百度安全验证

 讲透泰勒公式,让你成为高手! - 知乎

 [计算机数值分析]牛顿法求解方程的根-csdn博客

 最优化方法复习笔记(三)牛顿法及其收敛性分析 - 知乎

牛顿迭代法(求函数的根)_迭代法函数必须单调-csdn博客 

牛顿法的优缺点及特征_newton迭代法的优缺点-csdn博客 

六. 梯度下降算法

 为什么局部下降最快的方向就是梯度的负方向? - 知乎

 最优化方法之梯度下降法和牛顿法_优化问题目标函数的梯度怎么求-csdn博客

七. em算法 

em算法详解 - 知乎

【大道至简】机器学习算法之em算法(expectation maximization algorithm)详解(附代码)---通俗理解em算法。-csdn博客 

八. 几个矩阵的含义

雅可比(jacobian)矩阵_雅可比矩阵-csdn博客

jacobian矩阵和hessian矩阵 - 知乎

雅克比矩阵的意义 - 知乎

雅可比矩阵几何意义的直观解释及应用-csdn博客

九. 最小二乘法

​最小二乘法 (least squares) - 知乎

 gd&t干货 | 最小二乘法的数学公式详解 - 知乎

十. ransac算法 

ransac算法_51cto博客_kmeans聚类算法

ransac算法(仅供学习使用)-csdn博客 

https://www.cnblogs.com/xrwang/archive/2011/03/09/ransac-1.html 

ransac算法 - 知乎 

十一. 梯度方向直方图 

一文讲解方向梯度直方图(hog) - 知乎

博主之前相关的论文

后面有时间会再继续概括! 

 

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