無人機反制技術概論第4章（1）課前提問1.聲波傳感器在探測無人機的優勢？2.SDR技術是什么？3.在無人機識別與跟蹤方面你知道有哪些方法？光學系統（雙側裝的光電轉臺）二、光學系統的工作步驟1）光學傳感器捕捉圖像。2）圖像預處理。3）目標檢測。光電跟蹤器三、光學系統的工作原理

1）圖像處理算法。2）常用的圖像處理算法。邊緣檢測背景減除4.2邊緣檢測一、邊緣檢測的工作原理

邊緣檢測算法用于檢測圖像中目標物體的邊界，通過識別圖像中像素值變化劇烈的區域，提取目標物體的輪廓；狗的原圖，通過Sobel算子能提取到狗的輪廓

算子?

算子（Operator）是一個廣泛應用于數學、計算機科學和深度學習等領域的核心概念，其本質是對函數或數據進行特定運算或變換的映射規則?。??

算子

廣義上，任何對函數或數據的操作均可視為算子；狹義上，算子特指從一個函數空間到另一個函數空間（或自身）的映射。算子的基本定義與分類???

數學視角：算子通常定義為一種映射或函數，將一個函數或向量轉換為另一個函數或向量。例如微分算子DD將函數f(x)f(x)映射為其導數f'(x)f(x)，積分算子則實現累積運算。算子的基本定義與分類

計算機科學視角?：算子是對底層指令的抽象，如深度學習框架中的卷積、矩陣乘法等運算單元，本質是封裝了特定數學操作的模塊。

線性算子?：滿足線性性質（如(u+v)=Tu+TvT(u+v)=Tu+Tv）的特殊映射，常見于向量空間的自映射中。算子的應用領域?

傳統數學?：微分方程、泛函分析等領域依賴算子描述變換（如拉普拉斯算子）。???

深度學習?：構成神經網絡的基本運算單元（如卷積算子、激活函數算子），直接影響模型性能。??算子的應用領域

計算機硬件?：雖無直接對應概念，但CPU指令可視為算子的底層實現。

算子通過模塊化設計和抽象計算過程，成為連接數學理論與工程實踐的橋梁。Sobel算子Sobel算子是一種在圖像處理和計算機視覺領域廣泛應用的算子，它主要用于提取圖像中的邊緣信息。Sobel算子的名稱來源于其發明者，英國數學家PeterJ.Sobel。它是一種線性算子，可以對圖像中的像素進行微分操作，從而檢測出圖像中的邊緣。Sobel算子Sobel算子的原理是利用圖像中像素點上、下、左、右相鄰像素的灰度值差異，來計算其梯度。Sobel算子

具體來說，Sobel算子包含兩個方向，一個沿著水平方向，一個沿著垂直方向。水平方向上的Sobel算子可以檢測圖像中的水平邊緣，垂直方向上的Sobel算子則可以檢測圖像中的垂直邊緣。通過計算水平和垂直方向上的梯度幅值，可以得到邊緣的強度信息。Sobel算子Sobel算子在圖像處理和計算機視覺領域有廣泛的應用，例如邊緣檢測、目標識別、圖像分割等。在實際應用中，Sobel算子常常與其他算子結合使用，以提高邊緣檢測的性能。邊緣檢測（狗的原圖→狗的輪廓）二、邊緣檢測常用方法

邊緣檢測常用的方法有Sobel算子、Canny算子、Prewitt算子、Laplacian算子等飛機場原圖飛機場（Sobel算子）圖飛機場（Canny算子）圖三、Sobel算子原理（3×3卷積核）

水平梯度（Gx）卷積核：三、Sobel算子原理（3×3卷積核）

垂直梯度（Gy）卷積核：分別用于計算水平方向（X方向）和垂直方向（Y方向）的梯度1)梯度幅值1）梯度幅值：

梯度幅值，表示圖像中像素點在邊緣的強度2)梯度方向2）梯度方向：梯度方向，表示邊緣方向四、邊緣檢測的步驟1.圖像預處理2.應用Sobel算子3.邊緣檢測4.邊緣增強

狗的原圖

灰度化狗像對圖像進行高斯濾波五、無人機識別與跟蹤

通過Sobel算子檢測到的無人機邊緣信息，用于進一步的目標識別與跟蹤

（1）邊緣匹配

利用邊緣特征與預先存儲的無人機模型進行匹配，識別圖像中的無人機目標（2）輪廓跟蹤

輪廓跟蹤

在視頻序列中，跟蹤連續幀中的無人機輪廓，估計其運動軌跡。輪廓跟蹤（光流法）

輪廓跟蹤（Kalman濾波器）輪廓跟蹤

（魯棒性）（3）目標分類（機器學習算法）2）智能化識別技術

智能化識別技術——基于機器學習和模式識別技術，自動分析信號特征，識別無人機型號、通信協議等信息；通過智能識別算法，能夠對大量數據進行快速處理和分析，從而實現對無人機的快速識別和分類六、多傳感器融合1.紅外圖像融合。2.雷達數據結合。Sobel算子的優點

（1）計算簡單

（2）邊緣檢測效果好（3）易于集成Sobel算子缺點

（1）噪聲敏感