OpenCV图像处理——模板匹配

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十一、模板匹配

11.1、原理

  1. 找一个图片上有的模板,和原图像进行模板匹配
  2. 模板图像在待匹配图像上滑动,记录下每次滑动后的参数值(如平方差,相关性)。
  3. 寻找最小值或最大值,得到该值在待匹配图像上的位置就是匹配的位置

注意:模板图像一定要小于待匹配的图像

模板匹配的计算方法在opencv里有6种,

  • TM_SQDIFF:计算平方不同,计算出来的值越小,越相关
  • TM_CCORR:计算相关性,计算出来的值越大,越相关
  • TM_CCOEFF:计算相关系数,计算出来的值越大,越相关
  • TM_SQDIFF_NORMED:计算归一化平方不同,计算出来的值越接近0,越相关
  • TM_CCORR_NORMED:计算归一化相关性,计算出来的值越接近1,越相关
  • TM_CCOEFF_NORMED:计算归一化相关系数,计算出来的值越接近1,越相关

假如原图形是AxB大小,而模板是axb大小,则输出结果的矩阵是(A-a+1)x(B-b+1)

cv2.matchTemplate(img, template, method)

  • 第一个参数 → 原图像
  • 第二个参数 → 模板图像
  • 第三个参数 → 上面的六个方法之一

11.2、单个模板匹配

import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 模板匹配
# 原始图像,0表示是灰度图
img = cv2.imread('./image/lena.jpg', 0)
# 要匹配的模板
template = cv2.imread('./image/face.jpg', 0)
# 模板的h,w
h, w = template.shape[:2]

methods = ['cv2.TM_CCOEFF', 'cv2.TM_CCOEFF_NORMED', 'cv2.TM_CCORR',
           'cv2.TM_CCORR_NORMED', 'cv2.TM_SQDIFF', 'cv2.TM_SQDIFF_NORMED']

for meth in methods:
    img2 = img.copy()

    # 匹配方法的真值
    method = eval(meth)
    res = cv2.matchTemplate(img, template, method)
    min_val, max_val, min_loc, max_loc = cv2.minMaxLoc(res)

    # 如果是平方差匹配TM_SQDIFF或归一化平方差匹配TM_SQDIFF_NORMED,取最小值,越小越好
    if method in [cv2.TM_SQDIFF, cv2.TM_SQDIFF_NORMED]:
        top_left = min_loc
    else:
        top_left = max_loc
    # 得到匹配的长宽
    bottom_right = (top_left[0] + w, top_left[1] + h)

    # 画矩形
    cv2.rectangle(img2, top_left, bottom_right, 255, 2)

    plt.subplot(121), plt.imshow(res, cmap='gray')
    plt.xticks([]), plt.yticks([])  # 隐藏坐标轴
    plt.subplot(122), plt.imshow(img2, cmap='gray')
    plt.xticks([]), plt.yticks([])
    plt.suptitle(meth)
    plt.show()

六个方法处理效果
OpenCV图像处理——模板匹配_第1张图片
OpenCV图像处理——模板匹配_第2张图片
OpenCV图像处理——模板匹配_第3张图片
OpenCV图像处理——模板匹配_第4张图片
OpenCV图像处理——模板匹配_第5张图片

11.3、多个模板匹配

import cv2
import numpy as np

img_rgb = cv2.imread('./image/yangs.jpg')
img_gray = cv2.cvtColor(img_rgb, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
template = cv2.imread('./image/yang.jpg', 0)
h, w = template.shape[:2]

res = cv2.matchTemplate(img_gray, template, cv2.TM_CCOEFF_NORMED)
threshold = 0.8
# 取匹配程度大于%80的坐标
loc = np.where(res >= threshold)
for pt in zip(*loc[::-1]):  # *号表示可选参数
    bottom_right = (pt[0] + w, pt[1] + h)
    cv2.rectangle(img_rgb, pt, bottom_right, (0, 0, 255), 2)

cv2.imshow('img_rgb', img_rgb)
cv2.waitKey(0)

图中的叉子都被标出来了

原图

OpenCV图像处理——模板匹配_第6张图片
OpenCV图像处理——模板匹配_第7张图片
OpenCV图像处理——模板匹配_第8张图片
OpenCV图像处理——模板匹配_第9张图片

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