模板匹配发查找目标

柔光的暖阳◎ 2022-05-23 12:16 208阅读 0赞

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目标：  
使用模板匹配在图像中查找目标  
学习函数cv2.matchTemplate()，cv2.minMaxLoc()

原理：  
模板匹配是在一副图像中寻找模板图像的方法。opencv中有函数cv2.matchTemplate()来实现。与2D卷积一样，它也是用模板图像在输入图像上滑动（类似窗口），在每一个位置对模板图像和输入图像的窗口区域进行匹配。具体原理与直方图的反向投影类似。  
opencv提供了几种不同的匹配方法。  
函数文档  
\- CV\_TM\_SQDIFF 平方差匹配法：该方法采用平方差来进行匹配；最好的匹配值为0；匹配越差，匹配值越大。  
\- CV\_TM\_SQDIFF\_NORMED 相关匹配法：该方法采用乘法操作；数值越大表明匹配程度越好\[0~1\]之间。  
\- CV\_TM\_CCORR 相关系数匹配法：1表示完美的匹配；-1表示最差的匹配。  
\- CV\_TM\_CCORR\_NORMED 归一化平方差匹配法  
\- CV\_TM\_CCOEFF 归一化相关匹配法  
\- CV\_TM\_CCOEFF\_NORMED 归一化相关系数匹配法

每种方法对应不同的计算公式。  
比對方法  
I 表示 image， T 表示 template， R 表示 result  
![这里写图片描述][70]  
![这里写图片描述][70 1]

如果输入图像大小是W×H，模板大小是w×h，输出结果的大小事(W-w+1,H-h+1)。得到此结果后可以使用函数cv2.minMaxLoc()来找到其中的最小值和最大值的位置。第一个值为矩形左上角的位置，(w,h)是模板矩形的宽度和高度。矩形就是模板区域。

如果使用的比较方法是 cv2.TM\_SQDIFF，那么最小值对应的位置是匹配区域。

使用opencv进行模板匹配

来个有意思的  
在一堆凤姐里面找到蔡依林（最后一排第三个，如果我眼睛没瞎）  
![这里写图片描述][70 2]

截个图，把蔡依林截出来  
![这里写图片描述][70 3]

import cv2
    import numpy as np
    from matplotlib import pyplot as plt
    
    img = cv2.imread('16.jpg',0)
    print(img.shape)
    img2 = img.copy()
    template = cv2.imread('166.jpg',0)
    w, h = template.shape[::-1]
    
    # All the 6 methods for comparison in a list
    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:
        img = img2.copy()
        method = eval(meth) # Apply template Matching res = cv2.matchTemplate(img,template,method) # print(res.shape) min_val, max_val, min_loc, max_loc = cv2.minMaxLoc(res)#找到最大值和最小值 print(cv2.minMaxLoc(res)) # If the method is TM_SQDIFF or TM_SQDIFF_NORMED, take minimum if method in [cv2.TM_SQDIFF, cv2.TM_SQDIFF_NORMED]:
            top_left = min_loc
        else:
            top_left = max_loc
        bottom_right = (top_left[0] + w, top_left[1] + h)
    
        cv2.rectangle(img,top_left, bottom_right, 255, 2)
    
        plt.subplot(121),plt.imshow(res,cmap = 'gray')
        plt.title('Matching Result'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
        plt.subplot(122),plt.imshow(img,cmap = 'gray')
        plt.title('Detected Point'), plt.xticks([]), plt.yticks([])
        plt.suptitle(meth)
    
        plt.show()

结果不是很理想，居然找不准。看来凤姐和蔡依林长的确实不太好分辨-\_-  
![这里写图片描述][70 4]

多对象匹配

目标对象出现了很多次，怎么找？  
cv.imMaxLoc()函数只给出最大值和最小值，现在使用阈值来寻找。

import cv2
    import numpy as np
    from matplotlib import pyplot as plt
    img_rgb = cv2.imread('17.jpg')
    img_gray = cv2.cvtColor(img_rgb, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    template = cv2.imread('177.jpg',0)
    
    w, h = template.shape[::-1]
    res = cv2.matchTemplate(img_gray,template,cv2.TM_CCOEFF_NORMED)
    
    threshold = 0.25
    
    loc = np.where( res >= threshold)
    for pt in zip(*loc[::-1]):
        cv2.rectangle(img_rgb, pt, (pt[0] + w, pt[1] + h), (0,0,255), 2)
    cv2.imwrite('res.png',img_rgb)

![这里写图片描述][70 5]

本想找到除了蔡依林以外的所有凤姐~ 结果….

[https_blog.csdn.net_tengfei461807914_article_details_77435917]: https://blog.csdn.net/tengfei461807914/article/details/77435917
[70]: /images/20220523/9302a337986741fc8ed32ffecc313057.png
[70 1]: /images/20220523/18316e56b7d7420587879d6553768ae7.png
[70 2]: /images/20220523/c020ab8a66f8478cb6c474283ce732bc.png
[70 3]: /images/20220523/e919279edbc547d6a0c0a6a7f5e6cb56.png
[70 4]: /images/20220523/3723b924a6954c8c9a26a16d7843f4f0.png
[70 5]: /images/20220523/49a3cdb05d7449bea509b641795c0fc3.png