Istogramma dell'Orientazione del Gradiente

Figura 6.2: Calcolo dell'istogramma del gradiente: dalle celle, anche sovrapposte, in cui viene scomposta l'immagine (a) si calcolano modulo (b) e fase (c) dei gradienti e per ogni cella viene costruito un istogramma (d).

L'istogramma dell'orientazione del gradiente Histogram of Oriented Gradient (HOG) è una delle tecniche che recentemente ha avuto più successo per descrivere in maniera efficace un area. Tale metodo è infatti usato per la prima volta con successo in SIFT per descrivere i punti caratteristici e insieme ad SVM per ottenere classificatori molto performanti (DT05).

Data la finestra all'interno della quale estrarre il descrittore, viene calcolato modulo e fase di un operatore gradiente (un filtro derivativo, Sobel, o qualsiasi altro) per ogni punto. La fase cosı estratta viene quantizzata: normalmente vengono calcolati da 6 a 9 bin e, opzionalmente, la fase viene calcolata con periodicità $\pi$ ignorando pertanto il segno del gradiente.

Le idee alla base di HOG sono sia usare la fase del gradiente per avere un descrittore compatto ma invariante fortemente alla luminosità ma anche quella di scomporre la finestra in esame in sottoparti, chiamate celle, eventualmente sovrapposte e potenzialmente di qualunque forma e dimensione. Se normalmente le celle di HOG sono quadrate, é possibile trovare celle rettangolari in R-HOG o circolari in C-HOG.

Da ogni sottoparte in cui viene scomposta l'immagine viene estratto un pezzo di descrittore formato dall'istogramma del modulo del gradiente. Le versioni più usate di HOG cercano di normalizzare localmente la luminosità e il contrasto. Per fare questo, celle spazialmente limitrofe vengono raggruppate in blocchi. Per ogni blocco viene estratto un fattore di normalizzazione con il quale correggere il peso di ogni sotto cella.

Il bin dell'istogramma per ogni cella in cui è scomposta l'area rappresentano il descrittore, descrittore da usare nei confronti di punti o negli addestramenti per riconoscimento di oggetti.