【python 以图搜图】三种图片相似度计算融合算法

目标：在一个文件夹找出相似度较高的图片，达到以图搜图的目的。

我找了十组，都是高度相似的图片。

核心算法：
1、分别自定义三种计算图片相似度算法，计算图片相似度算法ORB算法，以及局部敏感哈希phash算法，还有传统的直方图计算相似度算法。
2、定义融合相似度阈值为0.85，若三种算法计算出来的相似度最大值大于等于0.85，则取最大值为融合算法之后的相似度。
否则，则取三种算法计算出来的相似度的最小值，作为融合算法的之后的相似度。
3、定义最终相似度较高判断阈值为0.98，若融合之后的相似度值达到0.98，则认为图片非常相似。
4、图片相似的图片复制到一个文件夹下。

下面是具体实现代码。

第一个文件：函数文件 image_similarity_function.py

# -*- encoding=utf-8 -*-

# 导入包
import cv2
from functools import reduce
from PIL import Image


# 计算两个图片相似度函数ORB算法
def ORB_img_similarity(img1_path,img2_path):
    """
    :param img1_path: 图片1路径
    :param img2_path: 图片2路径
    :return: 图片相似度
    """
    try:
        # 读取图片
        img1 = cv2.imread(img1_path, cv2.IMREAD_GRAYSCALE)
        img2 = cv2.imread(img2_path, cv2.IMREAD_GRAYSCALE)

        # 初始化ORB检测器
        orb = cv2.ORB_create()
        kp1, des1 = orb.detectAndCompute(img1, None)
        kp2, des2 = orb.detectAndCompute(img2, None)

        # 提取并计算特征点
        bf = cv2.BFMatcher(cv2.NORM_HAMMING)
        # knn筛选结果
        matches = bf.knnMatch(des1, trainDescriptors=des2, k=2)

        # 查看最大匹配点数目
        good = [m for (m, n) in matches if m.distance < 0.75 * n.distance]
        similary = len(good) / len(matches)
        return similary

    except:
        return '0'


# 计算图片的局部哈希值--pHash
def phash(img):
    """
    :param img: 图片
    :return: 返回图片的局部hash值
    """
    img = img.resize((8, 8), Image.ANTIALIAS).convert('L')
    avg = reduce(lambda x, y: x + y, img.getdata()) / 64.
    hash_value=reduce(lambda x, y: x | (y[1] << y[0]), enumerate(map(lambda i: 0 if i < avg else 1, img.getdata())), 0)
    return hash_value


#计算两个图片相似度函数局部敏感哈希算法
def phash_img_similarity(img1_path,img2_path):
    """
    :param img1_path: 图片1路径
    :param img2_path: 图片2路径
    :return: 图片相似度
    """
    # 读取图片
    img1 = Image.open(img1_path)
    img2 = Image.open(img2_path)

    # 计算汉明距离
    distance = bin(phash(img1) ^ phash(img2)).count('1')
    similary = 1 - distance / max(len(bin(phash(img1))), len(bin(phash(img1))))
    return similary



# 直方图计算图片相似度算法
def make_regalur_image(img, size=(256, 256)):
    """我们有必要把所有的图片都统一到特别的规格，在这里我选择是的256x256的分辨率。"""
    return img.resize(size).convert('RGB')

def hist_similar(lh, rh):
    assert len(lh) == len(rh)
    return sum(1 - (0 if l == r else float(abs(l - r))/max(l, r)) for l, r in zip(lh, rh))/len(lh)

def calc_similar(li, ri):
    return sum(hist_similar(l.histogram(), r.histogram()) for l, r in zip(split_image(li), split_image(ri))) / 16.0

def calc_similar_by_path(lf, rf):
    li, ri = make_regalur_image(Image.open(lf)), make_regalur_image(Image.open(rf))
    return calc_similar(li, ri)

def split_image(img, part_size = (64, 64)):
    w, h = img.size
    pw, ph = part_size
    assert w % pw == h % ph == 0
    return [img.crop((i, j, i+pw, j+ph)).copy() for i in range(0, w, pw) \
            for j in range(0, h, ph)]

第二个文件 主函数文件：image_similarity_main.py

# -*- encoding=utf-8 -*-

from image_similarity_function import *
import os
import shutil


# 融合相似度阈值
threshold1=0.85
# 最终相似度较高判断阈值
threshold2=0.98


# 融合函数计算图片相似度
def calc_image_similarity(img1_path,img2_path):
    """
    :param img1_path: filepath+filename
    :param img2_path: filepath+filename
    :return: 图片最终相似度
    """

    similary_ORB=float(ORB_img_similarity(img1_path,img2_path))
    similary_phash=float(phash_img_similarity(img1_path,img2_path))
    similary_hist=float(calc_similar_by_path(img1_path, img2_path))
    # 如果三种算法的相似度最大的那个大于0.85，则相似度取最大，否则，取最小。
    max_three_similarity=max(similary_ORB,similary_phash,similary_hist)
    min_three_similarity=min(similary_ORB,similary_phash,similary_hist)
    if max_three_similarity>threshold1:
        result=max_three_similarity
    else:
        result=min_three_similarity

    return round(result,3)



if __name__ == '__main__':
    
    
    # 搜索图片路径和文件名
    img1_path='F:/img_spam/data/train/unqrcode/10064003003550210800320010011888.jpg'
    
    # 搜索文件夹
    filepath='F:/img_spam/data/train/unqrcode/'
    
    # 相似图片存放路径
    newfilepath='F:/img_spam/4/第九组/'
    
    for parent, dirnames, filenames in os.walk(filepath):
        for filename in filenames:
            # print(filepath+filename)
            img2_path=filepath+filename
            kk=calc_image_similarity(img1_path,img2_path)
    
            try:
                if kk>=threshold2:
                    print(img2_path,kk)
                    shutil.copy(img2_path,newfilepath)
            except Exception as e:
                # print(e)
                pass