零基础图像识别与跟踪系统学习计划(12周)
阶段一:基础奠基(第1-4周)
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第1周:图像处理基础
- 学习目标:掌握图像存储原理、基本操作与OpenCV基础。
- 核心内容:
- 图像读取、显示与保存(OpenCV库)
- 灰度图与彩色图转换(RGB与HSV空间)
- 图像滤波(均值滤波、高斯滤波)27
- 实践任务:用Python实现图像灰度化、边缘模糊处理(如车牌模糊化)。
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第2周:图像变换与增强
- 学习目标:理解几何变换与增强算法。
- 核心内容:
- 仿射变换(平移、旋转、缩放)
- 直方图均衡化与对比度拉伸
- 图像噪声生成与降噪(椒盐噪声、高斯噪声)28
- 实践任务:实现图像旋转矫正(如倾斜文档校正)和噪声去除对比实验。
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第3周:特征提取基础
- 学习目标:掌握边缘与角点检测方法。
- 核心内容:
- 边缘检测(Sobel、Canny算子)
- 角点检测(Harris算法)
- 特征描述符(SIFT、ORB原理)17
- 实践任务:用OpenCV实现图像边缘检测并标注建筑物角点。
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第4周:目标检测初步
- 学习目标:学习传统目标检测方法。
- 核心内容:
- 基于颜色的目标分割(HSV阈值法)
- 形态学操作(膨胀、腐蚀)
- 连通域分析与轮廓绘制38
- 实践任务:实现交通灯颜色识别与轮廓标记。
阶段二:算法进阶(第5-8周)
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第5周:移动物体检测
- 学习目标:掌握动态场景下的目标检测。
- 核心内容:
- 背景建模与帧差分法
- 光流法原理(Lucas-Kanade算法)
- 运动目标轨迹预测34
- 实践任务:用摄像头实时检测移动物体(如行人走动)。
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第6周:目标跟踪基础
- 学习目标:理解单目标跟踪算法。
- 核心内容:
- 模板匹配跟踪(归一化互相关)
- 均值迁移跟踪(颜色直方图匹配)
- KCF跟踪器原理36
- 实践任务:实现视频中特定颜色目标的持续跟踪(如红色小球)。
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第7周:机器学习与分类
- 学习目标:入门机器学习模型应用。
- 核心内容:
- 支持向量机(SVM)分类器
- HOG特征与SVM结合
- 手写数字识别(MNIST数据集)28
- 实践任务:训练SVM模型实现交通标志分类。
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第8周:深度学习入门
- 学习目标:掌握卷积神经网络基础。
- 核心内容:
- CNN结构(卷积层、池化层)
- 迁移学习(预训练模型微调)
- YOLO目标检测框架56
- 实践任务:用YOLOv5实现实时人脸检测。
阶段三:实战与拓展(第9-12周)
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第9周:多目标跟踪
- 学习目标:解决复杂场景下的跟踪问题。
- 核心内容:
- SORT/DeepSORT算法
- 数据关联与ID分配
- 遮挡处理策略36
- 实践任务:在监控视频中同时跟踪多个行人并绘制轨迹。
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第10周:三维视觉基础
- 学习目标:理解三维重建与深度感知。
- 核心内容:
- 立体匹配与视差计算
- 点云数据处理(PCL库)
- 深度相机原理(如Kinect)15
- 实践任务:用双目摄像头生成场景深度图。
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第11周:行业应用实战
- 学习目标:结合行业需求实现综合项目。
- 核心内容:
- 智能安防(异常行为检测)
- 无人驾驶(车道线检测)
- 医学影像(肿瘤分割)68
- 实践任务:开发基于视频的车道偏离预警系统。
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第12周:前沿技术探索
- 学习目标:了解最新研究动态。
- 核心内容:
- Transformer在视觉中的应用
- 自监督学习(SimCLR、MoCo)
- 多模态跟踪(RGB+红外)56
- 实践任务:复现CVPR论文中的简易算法(如光流改进模型)。
工具与资源推荐
- 编程工具:Python + OpenCV + PyTorch(推荐使用Jupyter Notebook逐步调试)
- 数据集:
- 基础:MNIST、CIFAR-10
- 进阶:COCO、KITTI、MOT Challenge
- 学习路径:
- 理论书籍:《数字图像处理(冈萨雷斯)》《深度学习入门》78
- 在线课程:Coursera《卷积神经网络》、Kaggle图像识别竞赛
关键提示
- 每日投入:建议每日1.5小时理论学习 + 1小时代码实践
- 避坑指南:
- 避免直接跳入复杂模型(如YOLOv8),需从传统方法理解底层逻辑1
- 优先掌握OpenCV的常用函数(如cv2.VideoCapture、cv2.findContours)23
- 成果检验:每周在GitHub提交代码,第6/9/12周分别完成交通标志分类器、多目标跟踪系统、车道检测项目。
通过该计划,零基础者可系统掌握从图像处理到跟踪算法的全链路能力,建议结合网页137推荐的教程与代码库进行扩展学习。
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