使用OpenCV中的matchTemplate函数实现模板匹配【C++版】

这篇博客介绍了OpenCV中的matchTemplate函数,用于在图像中进行模板匹配。通过匹配模板与图像的不同区域,计算相似度并得到结果矩阵。然后使用normalize函数进行归一化处理,再利用minMaxLoc找到最佳匹配的位置。最后,通过示例代码展示了如何在实际应用中使用这些函数来定位模板在图像中的位置。

matchTemplate函数原型

void cv::matchTemplate(InputArray 	image,
	InputArray 	templ,
	OutputArray 	result,
	int 	method,
	InputArray 	mask = noArray()
)
参数 含义
image 正在运行搜索的图像。 它必须是 8 位或 32 位浮点数。
templ 搜索到的模板。 它必须不大于源图像并且具有相同的数据类型。
result 比较结果图。 它必须是单通道 32 位浮点数。 如果 image 是 W×H 并且 templ 是 w×h ,那么结果是 (W−w+1)×(H−h+1)
method 指定比较方法的参数,请参见TemplateMatchModes
mask 搜索模板的掩码。 它必须与 templ 具有相同的数据类型和大小。 默认情况下未设置。 目前,仅支持 TM_SQDIFFTM_CCOEFF_NORMED 方法。

enum cv::TemplateMatchModes枚举量

在这里插入图片描述

将模板与重叠的图像区域进行比较。
该函数在图像中滑动,使用指定的方法将大小为 w×h 的重叠块与 templ 进行比较,并将比较结果存储在 result 中。 以下是可用比较方法的公式(I 表示图像,T 是模板,R 是结果)。求和是在模板和/或图像块上完成的:x′=0…w−1,y′=0…h−1
函数完成比较后,可以使用 minMaxLoc 函数以全局最小值(使用 TM_SQDIFF 时)或最大值(使用 TM_CCORRTM_CCOEFF 时)找到最佳匹配。 在彩色图像的情况下,分子中的模板总和和分母中的每个总和在所有通道上完成,并且每个通道使用单独的平均值。 即该函数可以获取一个颜色模板和一个彩色图像。 结果仍然是单通道图像,更易于分析。

normalize函数原型

void cv::normalize(InputArray 	src,
	InputOutputArray 	dst,
	double 	alpha = 1,
	double 	beta = 0,
	int 	norm_type =
C++中,要在ARM板子上使用模板匹配而不依赖于OpenCV库,我们可以手动编写基本的像素比较算法来实现相似度匹配。这通常涉及到以下步骤: 1. **加载图像**: 使用底层的文件I/O库(如fopen、fwrite等)读取目标图像和模板图像。 2. **预处理图像**: 可能需要对图像进行灰度化处理,以便简化模板匹配过程。这可以通过遍历每个像素并累加红绿蓝分量得到。 3. **计算模板大小**: 确定模板图片的宽度(w)和高度(h),用于遍历目标图像时的窗口滑动。 4. **滑动窗口匹配**: 对于目标图像的每个可能位置,创建一个大小为(w, h)的小窗口,并将窗口内容与模板图像逐像素比较。一种常用的比较方法是计算每个像素点的绝对差或平方差,然后求平均值作为差异度量。 5. **计算相似度得分**: 比较差异度量并记录最小值对应的位置,这个位置就是最佳匹配位置。可以使用某种评分机制(比如Sobel滤波后的对比度)来量化匹配程度。 6. **边界处理**: 考虑边缘效应,如果模板完全包含在一个像素内,可能会导致边界处错误匹配。可以添加适当的边界条件或使用非最大抑制来处理。 下面是一个简单的伪代码示例: ```cpp void templateMatch(unsigned char* targetImage, unsigned char* templateImage, int w, int h, float** matchMap) { for (int y = 0; y < targetHeight - h + 1; y++) { for (int x = 0; x < targetWidth - w + 1; x++) { int sumDiff = 0; for (int ty = 0; ty < h; ty++) for (int tx = 0; tx < w; tx++) { sumDiff += abs(targetImage[y+ty][x+tx] - templateImage[ty][tx]); } *matchMap[y][x] = 1.0 - static_cast<float>(sumDiff / (w*h)); } } } ```
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