(1)圖像識別概述與MATLAB開發(fā)環(huán)境:了解圖像識別的發(fā)展歷程、核心任務分類(圖像分類、目標檢測、圖像分割)和典型應用場景(工業(yè)質檢、人臉識別、OCR)。熟悉MATLAB圖像處理工具箱和計算機視覺工具箱的功能架構。掌握圖像數(shù)據(jù)類型的導入、顯示與保存方法。學習使用MATLAB的交互式工具(Image Labeler、Color Thresholder)進行圖像標注與顏色分割。
(2)數(shù)字圖像基礎與預處理:理解數(shù)字圖像的表示方式,包括像素、分辨率、灰度深度、色彩空間(RGB、HSV、LAB、YCbCr)及其轉換原理。掌握圖像的讀取、顯示、保存方法,學習圖像的幾何變換(裁剪、縮放、旋轉、翻轉、仿射變換)。掌握圖像增強技術:直方圖均衡化(histeq)、對比度調整(imadjust)、伽馬校正、圖像去噪(中值濾波、高斯濾波)。
(3)圖像分割技術:掌握圖像分割的核心方法,將圖像劃分為具有語義意義的區(qū)域。學習基于閾值的分割方法:全局閾值、自適應閾值、大津法(OTSU)的原理與實現(xiàn)。掌握基于邊緣的分割(edge函數(shù)檢測邊緣)和基于區(qū)域的分割(區(qū)域生長、分水嶺算法)。學習顏色分割技術,利用HSV色彩空間提取特定顏色目標。
(4)形態(tài)學圖像處理:掌握數(shù)學形態(tài)學的基礎操作及其在二值圖像和灰度圖像中的應用。學習腐蝕(imerode)、膨脹(imdilate)、開運算(imopen)、閉運算(imclose)的原理與實現(xiàn)。掌握形態(tài)學梯度、頂帽變換、孔洞填充、連通域分析(bwconncomp)等高階操作,應用于噪聲去除、目標分離與區(qū)域篩選。
(5)特征提取與描述:學習從圖像中提取有意義的特征信息。掌握區(qū)域屬性測量:面積、周長、質心、外接矩形、離心率、歐拉數(shù)等(regionprops)。學習邊界特征提。╞wtraceboundary)和形狀描述子(傅里葉描述子)。掌握紋理特征提取方法:灰度共生矩陣(graycomatrix)、局部二值模式。了解尺度不變特征變換(SIFT)、加速穩(wěn)健特征(SURF)等局部特征描述子的MATLAB實現(xiàn)。
(6)特征檢測與匹配:掌握圖像特征點檢測算法。學習角點檢測:Harris角點(detectHarrisFeatures)、Shi-Tomasi角點(detectMinEigenFeatures)。學習特征描述子的提取與匹配(extractFeatures、matchFeatures)。掌握誤匹配剔除策略(estimateGeometricTransform2D),實現(xiàn)基于特征匹配的目標識別與圖像配準。
(7)邊緣檢測與直線/圓檢測:深入理解邊緣檢測的基本原理。掌握Sobel、Prewitt、Roberts、Laplacian、Canny等邊緣檢測算法的原理與MATLAB實現(xiàn)(edge函數(shù))。學習霍夫變換(Hough變換)檢測直線(hough、houghpeaks、houghlines)和圓(imfindcircles)的方法。實現(xiàn)車道線檢測、圓形目標定位等應用。
(8)物體檢測與識別:掌握基于機器學習的物體檢測方法。學習使用訓練級聯(lián)目標檢測器(trainCascadeObjectDetector)進行目標檢測。理解HOG特征(extractHOGFeatures)與SVM分類器的結合應用。了解使用OCR(光學字符識別)進行文字識別的基本方法(ocr函數(shù)),實現(xiàn)簡單文字檢測與識別。
(9)深度學習圖像識別基礎:了解深度學習在圖像識別中的應用。學習使用預訓練卷積神經網絡(AlexNet、VGG、ResNet)進行遷移學習。掌握圖像分類任務的完整流程:數(shù)據(jù)準備(imageDatastore)、數(shù)據(jù)增強、網絡微調(trainNetwork)、模型評估。實踐使用深度學習進行圖像分類。
(10)目標檢測與跟蹤:掌握視頻序列中的目標檢測與跟蹤技術。學習背景減除法(vision.ForegroundDetector)檢測運動目標。了解卡爾曼濾波器(vision.KalmanFilter)在目標跟蹤中的應用,實現(xiàn)單目標跟蹤。掌握基于光流(opticalFlowLK)的運動估計方法。
(11)圖像識別App開發(fā)與部署:學習使用MATLAB App Designer構建圖像識別應用界面。掌握將訓練好的模型導出為MAT文件,實現(xiàn)應用中的模型加載與推理。了解MATLAB Compiler將應用程序打包為獨立可執(zhí)行文件的方法。學習將算法部署到嵌入式平臺的流程。
(12)綜合項目實戰(zhàn):結合所學知識,完成一個完整的MATLAB圖像識別項目(如答題卡識別系統(tǒng)、路面裂縫檢測、人臉識別門禁、二維碼識別、車牌識別系統(tǒng))。涵蓋圖像采集、預處理、特征提取、模型推理和結果可視化的全流程,形成規(guī)范的MATLAB項目報告。