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    OpenCV模板匹配matchTemplate的实现

    栏目:代码类 时间:2019-10-18 15:06

    作用有局限性,必须在指定的环境下,才能匹配成功,是受到很多因素的影响,所以有一定的适应性

    模板匹配是一种最原始、最基本的模式识别方法,研究某一特定对象物的图案位于图像的什么地方,进而识别对象物,这就是一个匹配问题。
    它是图像处理中最基本、最常用的匹配方法。
    模板匹配具有自身的局限性,主要表现在它只能进行平行移动,若原图像中的匹配目标发生旋转或大小变化,该算法无效。

    模板匹配就是在整个图像区域发现与给定子图像匹配的小块区域[/code]

    工作原理:在待检测图像上,从左到右,从上向下计算模板图像与重叠子图像的匹配度,匹配程度越大,两者相同的可能性越大。

    代码实现:

    import cv2 as cv
    import numpy as np
    
    def template_demo():
      tpl = cv.imread("./temp.png")
      target = cv.imread("./1.png")
      cv.imshow("template image",tpl)
      cv.imshow("target image",target)
      methods = [cv.TM_SQDIFF_NORMED,cv.TM_CCORR_NORMED,cv.TM_CCOEFF_NORMED]  #各种匹配算法
      th,tw = tpl.shape[:2]  #获取模板图像的高宽
      for md in methods:
        result = cv.matchTemplate(target,tpl,md)
        # result是我们各种算法下匹配后的图像
        # cv.imshow("%s"%md,result)
        #获取的是每种公式中计算出来的值,每个像素点都对应一个值
        min_val,max_val,min_loc,max_loc = cv.minMaxLoc(result)
        if md == cv.TM_SQDIFF_NORMED:
          tl = min_loc  #tl是左上角点
        else:
          tl = max_loc
        br = (tl[0]+tw,tl[1]+th)  #右下点
        cv.rectangle(target,tl,br,(0,0,255),2)  #画矩形
        cv.imshow("match-%s"%md,target)
    
    
    src = cv.imread("./1.png") #读取图片
    cv.namedWindow("input image",cv.WINDOW_AUTOSIZE)  #创建GUI窗口,形式为自适应
    cv.imshow("input image",src)  #通过名字将图像和窗口联系
    template_demo()
    cv.waitKey(0)  #等待用户操作,里面等待参数是毫秒,我们填写0,代表是永远,等待用户操作
    cv.destroyAllWindows() #销毁所有窗口

    补充:

    1.几种常见的模板匹配算法

    ①TM_SQDIFF是平方差匹配;TM_SQDIFF_NORMED是标准平方差匹配。利用平方差来进行匹配,最好匹配为0.匹配越差,匹配值越大。

    ②TM_CCORR是相关性匹配;TM_CCORR_NORMED是标准相关性匹配。采用模板和图像间的乘法操作,数越大表示匹配程度较高, 0表示最坏的匹配效果。

    ③TM_CCOEFF是相关性系数匹配;TM_CCOEFF_NORMED是标准相关性系数匹配。将模版对其均值的相对值与图像对其均值的相关值进行匹配,1表示完美匹配,-1表示糟糕的匹配,0表示没有任何相关性(随机序列)。

    总结:随着从简单的测量(平方差)到更复杂的测量(相关系数),我们可获得越来越准确的匹配(同时也意味着越来越大的计算代价)。

    相关性是越接近1越大越好

    平方差是越小越好
    所以TM_SQDIFF在使用时和其他的是有所区别的

    2.result = cv.matchTemplate(target,tpl,md)

    opencv的目标匹配函数为matchTemplate,函数原型为:matchTemplate(image, templ, method[, result[, mask]]) -> result
    image参数表示待搜索源图像,必须是8位整数或32位浮点。
    templ参数表示模板图像,必须不大于源图像并具有相同的数据类型。
    method参数表示计算匹配程度的方法。
    result参数表示匹配结果图像,必须是单通道32位浮点。如果image的尺寸为W x H,templ的尺寸为w x h,则result的尺寸为(W-w+1)x(H-h+1)。