本章将学习如下内容:
- 使用模板匹配查找图像中的对象
- 介绍两个关键函数:
cv2.matchTemplate()
,cv2.minMaxLoc()
理论基础
模板匹配是一种在较大图像中搜索和找到模板图像位置的方法。
为此,OpenCV附带了一个函数cv2.matchTemplate()
。
只是将模板图像滑过输入图像(如2D卷积),并在模板图像下比较模板和输入图像的补丁。
OpenCV中实现了几种比较方法。它返回一个灰度图像,其中每个像素表示该像素的邻域与模板匹配的程度。
如果输入图像的大小为 $(WxH)$,模板图像的大小也为 $(wxh)$,则输出图像的大小将为 $(W-w+1, H-h+1)$。
得到结果后,可以使用cv2.minMaxLoc()
函数查找最大值/最小值的位置。
将其作为矩形的左上角,并将 $(w,h)$ 作为矩形的宽度和高度,矩形是模板区域。
注意:如果使用 cv2.TM_SQDIFF
作为比较方法,最小值表示最佳匹配。
OpenCV 中的模板匹配
在本例中,我们将尝试在梅西的照片中搜索他的脸部。因此,创建了如下模板:
我们将尝试所有比较方法,以便观察它们的结果有何不同:
%matplotlib inline
import cv2
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
img = cv2.imread('/data/cvdata/messi5.jpg',0)
img2 = img.copy()
# template = cv2.imread('template.jpg',0)
template = cv2.imread('/data/cvdata/tmpl.png',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)
min_val, max_val, min_loc, max_loc = 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()
%matplotlib inline
import cv2
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
img_rgb = cv2.imread('/data/cvdata/mario.png')
img_gray = cv2.cvtColor(img_rgb, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
template = cv2.imread('/data/cvdata/mario_coin.png',0)
w, h = template.shape[::-1]
res = cv2.matchTemplate(img_gray,template,cv2.TM_CCOEFF_NORMED)
threshold = 0.8
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('xx_res.png',img_rgb)
True
plt.imshow(img_rgb)
<matplotlib.image.AxesImage at 0x7f613a5033b0>
结果如下: