原文引用:https://www.jb51.net/article/243515.htm
目录
1.什么是模板匹配及模板匹配方法matchTemplate()
介绍
提供一个模板图像,一个目标图像,且满足模板图像是目标图像的一部分,从目标图像中寻找特定的模板图像的过程,即为模板匹配。OpenCV提供了matchTemplate()方法帮助我们实现模板匹配。
该方法语法如下:
cv2.matchTemplate(image, templ, method, result=None, mask=None)
其中
image 即目标图像
templ 即模板图像
method 是匹配的方式
mask 即掩模,可选。只有当method为cv2.TM_SQDIFF或cv2.TM_CCORR_NORMED时才支持此参数。
method参数可以是以下值:
参数值 | 描述 |
---|---|
cv2.TM_SQDIFF | 差值平方和匹配,也称平方差匹配。可以理解为是基于差异程度的匹配,差异程度越小,匹配程度越高。完全匹配时值差值平方和为0。 |
cv2.TM_SQDIFF_NORMED | 相关匹配。 可以理解为是基于相似程度的匹配,相似程度越高,计算结果越大,匹配程度就越高。 |
cv2.TM_CCORR | 标准相关匹配。 规则同上。 |
cv2.TM_CCORR_NORMED | 相关系数匹配 |
cv2.TM_CCOEFF | 相关系数匹配。也是基于相似程度的匹配,计算结果是一个-1到1的浮点数,1表示完全匹配,0表示毫无关系,-1表示两张图片亮度刚好相反。 |
cv2.TM_CCOEFF_NORMED | 标准相关系数匹配,规则同上。 |
使用matchTemplate()方法,模板会将图像中的每一块区域都覆盖一遍,并每次都使用所选的method方法进行计算,每次的计算结果最后以一个二维数组的形式返回给我们。
素材准备
为方便展示,特准备以下图片素材:
选择世界名画《三英战吕布》(test.png),图像shape为(738, 675, 3):
从中抠出一部分图像元素作为下边要用的模板素材。取材代码如下( 不建议截图,截图抠出来的不一定能保证尺寸):
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 |
|
取出的模板素材如下:
电灯
虎牢关牌匾
青龙刀
关云长
2.单模板匹配
单模板匹配,即在匹配时中只使用到一个模板的匹配过程。具体又可以分为单目标匹配和多目标匹配。
2.1 单目标匹配
单目标匹配,即模板在目标图像中只匹配 匹配程度最高的一个匹配结果。
这需要找出这一次匹配结果所在位置的坐标来确定其位置,
OpenCV提供了cv2.minMAXLoc()来实现。
该方法参数为matchTemplate()的返回值,会返回一个元组,元组中有四个值,分别是最小值、最大值、最小值时图像左上角顶点坐标,最大值时图像左上角顶点坐标。
接下来,使用 电灯(template_pic1) 图片来匹配原图,并用红色的矩形在原图像中圈出模板图像,使用标准差值平方和的匹配方式,代码如下:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
|
如图所示,成功标出了模板图。
如果要从多幅图像中,找出与模板最匹配的结果,
以标准差值平方和的匹配方式为例,
则可以对这些图像进行遍历,并比较每幅图像对应结果中的最小值,找出最小值中的最小值,则为最佳匹配项。
以两幅图像为例,将原图翻转一次,生成一张新的图像(翻转后结果与原图较像,但差异巨大)
翻转产生素材(test1.png)
1 2 3 4 5 6 7 |
|
然后使用模板 关云长 (template_pic4.jpg)对两幅图像进行匹配,输出最佳匹配结果,并画红框展示:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 |
|
如图,test.png中的关云长与模板更为匹配。
2.2 多目标匹配
多目标匹配,即在目标图像中匹配出所有与模板图像匹配的结果。可以使用相关匹配或相关系数匹配。
素材准备
还以原图像”test.png”为参照,
为了产生方便我们做示例的图像,我们在该图像的基础上多加一盏电灯,生成”test2.png”
1 2 3 4 5 6 7 8 |
|
多目标匹配
多目标匹配即对matchTemplate()匹配的总的结果,的计算情况数据,使用for循环遍历,并设定一个判断标准。
如使用标准相关系数(cv2.TM_CCOEFF_NORMED)的方法判断,如:如果计算值大于0.99,则我们认为匹配成功了。
使用电灯模板”template_pic1.jpg”,匹配图像test2.png。并对匹配的结果用红色的矩形框标记。
代码示例如下:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
|
程序执行结果如下,成功匹配出了两盏灯。
3.多模板匹配
多模板匹配,即进行了n次单模板的匹配过程。
直接上示例:
在test.png中匹配电灯、青龙刀、虎牢关牌匾、关云长四个图像模板:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 |
|
匹配效果如下:
以上就是Python OpenCV实现图像模板匹配详解的详细内容,更多关于Python OpenCV图像模板匹配的资料请关注脚本之家其它相关文章!
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