在計算機視覺領(lǐng)域，目標檢測技術(shù)作為連接圖像感知與高層語義理解的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其核心需求是從復(fù)雜背景中精準定位并識別特定目標。在深度學(xué)習(xí)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用前，基于手工設(shè)計特征與傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)分類器的組合方案，曾是目標檢測的主流技術(shù)路徑，其中HOG+SVM 算法（方向梯度直方圖 + 支持向量機）憑借對目標形狀輪廓的強捕捉能力與穩(wěn)定的分類性能，成為行人檢測、車輛識別等場景的經(jīng)典解決方案。HOG 特征通過對圖像局部梯度信息的統(tǒng)計建模，有效提取目標的形態(tài)特征，而 SVM 分類器則通過在高維特征空間中構(gòu)建最優(yōu)分類邊界，實現(xiàn)對目標與非目標的精準區(qū)分。兩者的協(xié)同不僅突破了傳統(tǒng)特征對光照、小尺度形變的敏感性限制，更奠定了后續(xù)目標檢測技術(shù)的基礎(chǔ)邏輯 ——“特征提取 - 分類判斷” 的兩步式框架。本文將系統(tǒng)闡述 HOG+SVM 算法的核心原理、實現(xiàn)流程、性能特性及應(yīng)用場景，揭示其在計算機視覺發(fā)展歷程中的重要價值與技術(shù)局限。

HOG+SVM 算法的核心優(yōu)勢源于 HOG 特征與 SVM 分類器的互補性：HOG 專注于 “如何從圖像中提取能表征目標本質(zhì)的特征”，SVM 則專注于 “如何利用這些特征高效區(qū)分目標與非目標”，兩者共同構(gòu)成了目標檢測的完整技術(shù)鏈。HOG 特征的設(shè)計靈感源于人類視覺系統(tǒng)對物體形狀的感知邏輯 —— 物體的輪廓信息可通過其表面灰度變化的梯度方向分布來刻畫，例如行人的輪廓可通過軀干、四肢的邊緣梯度方向差異來區(qū)分。其提取過程圍繞 “局部梯度統(tǒng)計” 展開：首先對輸入圖像進行灰度化與預(yù)處理，通過高斯濾波去除噪聲干擾，避免高頻噪聲對梯度計算的影響；隨后計算圖像中每個像素的梯度方向與梯度大小，梯度方向反映像素灰度變化的趨勢，梯度大小則反映變化的強度，這一步驟能有效捕捉圖像中的邊緣與紋理信息，例如行人的衣物邊緣、車輛的輪廓線條等；接著將圖像劃分為若干互不重疊的 “細胞單元”（Cell），通常為 8×8 像素或 16×16 像素，對每個細胞單元內(nèi)所有像素的梯度方向進行統(tǒng)計，構(gòu)建梯度方向直方圖 —— 將梯度方向劃分為若干區(qū)間（如 9 個區(qū)間，覆蓋 0°-180° 或 0°-360°），統(tǒng)計每個區(qū)間內(nèi)梯度大小的總和，形成該細胞單元的特征向量；為進一步提升特征對光照變化與局部對比度的魯棒性，需將相鄰的多個細胞單元組成 “塊單元”（Block），例如 2×2 個細胞單元構(gòu)成一個塊，對塊內(nèi)所有細胞單元的直方圖進行歸一化處理 —— 通過 L2 范數(shù)或 L1 范數(shù)歸一化，消除因光照增強導(dǎo)致的梯度整體放大問題，確保特征在不同光照條件下的一致性；最后將所有塊單元的歸一化直方圖串聯(lián)，形成整幅圖像（或圖像局部區(qū)域）的 HOG 特征向量，該向量的維度取決于細胞單元大小、塊單元大小與圖像尺寸，例如 64×128 像素的行人圖像，采用 8×8 細胞單元與 2×2 塊單元時，特征向量維度可達 3780 維，足以刻畫行人的輪廓細節(jié)。