Сопоставление шаблонов

Поиск шаблона на изображении

Библиотека:
Инструментарий для компьютерного зрения/Анализ и усовершенствование

Описание

Блок «Соответствие шаблона» находит наилучшее соответствие шаблона входному изображению. Блок вычисляет соответствие значений метрик путем перемещения шаблона по интересующей области или всему изображению, а затем находит наилучшее расположение соответствия.

Блок выводит либо значения метрики соответствия, либо одноосновные координаты (x, y) наилучшего соответствия шаблона. Дополнительно блок может выводить матрицу N-на-N значений метрик соответствия, центрированных вокруг наилучшего местоположения соответствия.

Порты

Вход

развернуть все

`I` - Изображение
изображение

Входное изображение для использования с шаблоном. Блок не заполняет входные данные. Следовательно, он может вычислять только значения метрик соответствия между входным изображением и шаблоном, где шаблон расположен так, что он полностью падает на входное изображение. Набор всех таких положений шаблона называется допустимой областью входного изображения. Размер допустимой области - это разница между размерами входного и шаблонного изображений плюс один.

_sizevalid = _sizeinput - _sizetemplate + 1

(1)

`T` - Шаблон
Матрица M-by-N

Шаблон, заданный как матрица M-by-N

Блок сопоставления шаблонов не заполняет входные данные. Следовательно, он может вычислять только значения метрик соответствия между входным изображением и шаблоном, где шаблон расположен так, что он полностью падает на входное изображение. Набор всех таких положений шаблона называется допустимой областью входного изображения. Размер допустимой области - это разница между размерами входного и шаблонного изображений плюс один.

_sizevalid = _sizeinput - _sizetemplate + 1

(2)

Типы данных: single | double | uint8 | Boolean | fixed point

`ROI` - Регион интересов
четырехэлементный вектор

Представляющая интерес область вектора в формате (x, y, width, height), где (x, y) - одноосновные координаты для верхнего левого угла области. Блок выводит индекс местоположения наилучшего соответствия относительно верхнего левого угла входного изображения.

Типы данных: single | double | uint8 | Boolean | fixed point

Продукция

развернуть все

`Metric` - Соответствие значений метрик
матрица

Матрица значений метрик соответствия. Матрица метрик соответствия всегда реализует одношаговую исчерпывающую итерацию окна. Поэтому блок вычисляет значения метрик в каждом пикселе.

Зависимости

Если для параметра Output установлено значение Metric matrixблок выводит допустимый размер изображения.

Типы данных: single | double | uint8 | Boolean | fixed point

`Loc` - Лучшие места проведения матчей
двухэлементный вектор

Наилучшее совпадение шаблона, расположенное в одноосновных координатах (x, y). В режиме обработки ROI блок рассматривает изображение вокруг ROI как расширение субрегиона ROI. Поэтому он вычисляет наилучшие местоположения соответствия, соответствующие фактическим границам ROI. Блок выводит наилучшие совпадающие координаты относительно верхнего левого угла изображения. Одноосновные координаты [x y] местоположения соответствуют центру шаблона. В следующей таблице показано, как блок выводит координаты центра для нечетных и четных шаблонов:

Нечетное число пикселей в шаблоне	Четное число пикселей в шаблоне

Типы данных: uint32

`NMetric` - Метрические значения в окрестности наилучшего соответствия
Матрица N-на-N

Метрические значения в окрестности наилучшего соответствия, возвращаемые в виде матрицы N-by-N. N, указанное в маске, должно быть нечетным числом. При выборе опции Расположение наилучшего соответствия (Best match location), чтобы вернуть матрицу метрик в окрестности вокруг наилучшего соответствия, исчерпывающий цикл вычисляет все значения метрик для окрестности N-на-N. Этот вывод особенно полезен для выполнения сопоставления шаблонов с точностью субпикселя.

Типы данных: single | double | uint8 | Boolean | fixed point

`NValid` - Действительный район
off | on

Включить для отслеживания действительного соседнего региона. Матрица окрестности метрических значений действительна внутри ROI. Блок устанавливает выход NValid следующим образом:

1 - Район, содержащий лучшее совпадение, полностью находится внутри интересующего региона.
0 - Район, содержащий лучшее совпадение, полностью или частично находится за пределами интересующего региона.

Зависимости

Этот порт появляется при включении матрицы вывода NxN метрических значений вокруг параметра наилучшего соответствия.

Типы данных: Boolean

`ROIValid` - Действительный регион интересов
off | on

Позволяет отслеживать действительную интересующую область. Если ROI частично находится вне допустимого изображения, блок обрабатывает только пересечение ROI и допустимого изображения. Блок устанавливает вывод ROIValid следующим образом:

1 - ROI полностью находится внутри допустимой части входного изображения.
0 - ROI полностью или частично находится вне допустимой части входного изображения.

Зависимости

Этот порт появляется при включении флага Output, указывающего, является ли параметр ROI допустимым.

Типы данных: Boolean

Параметры

развернуть все

Главная вкладка

`Match metric` - Метрика соответствия
`Sum of absolute differences` (по умолчанию) | `Sum of squared differences` | `Maximum absolute difference`

Выберите метрику соответствия как одну из следующих:

Sum of absolute differences (SAD)
Sum of squared differences (ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ НАКОПИТЕЛЬ)
Maximum absolute difference (MaxAD)

Блок вычисляет метрику соответствия на каждом этапе итерации. Выберите метрику соответствия, которая лучше всего подходит вашему приложению. Блок вычисляет глобальный оптимум для наилучшего значения метрики. Он использует допустимую подобласть входного изображения, пересекаемую с ROI, если она предусмотрена.

`Output` - Метрика соответствия
`Match metric` (по умолчанию) | `Best match location`

Выберите тип вывода:

Match metric - вывод матрицы метрики соответствия. Эта опция добавляет выходной порт Metric в блок.
Best match location - Выведите координаты [x, y] для расположения наилучшего совпадения. Эта опция добавляет выходной порт Loc к блоку. Он также делает доступными метод поиска, матрицу вывода NxN метрических значений вокруг наилучшего соответствия и параметры обработки Enable ROI.
Параметр «Вывод» на панели «Типы данных» появляется при установке для параметра «Вывод» на вкладке «Главная» значения Metric matrix или если установлено значение Best match location и активизируется матрица вывода NxN метрических значений вокруг параметра наилучшего соответствия.

`Search method` - Метод поиска
`Exhaustive` (по умолчанию) | `Three-step`

Укажите метод поиска как Exhaustive или Three-step. Exhaustive способ поиска является вычислительно интенсивным, поскольку он выполняет поиск в каждом пиксельном местоположении изображения. Однако этот способ обеспечивает более точный результат.

Three-step метод поиска представляет собой быстрый поиск, который использует соседний подход по сравнению с поиском в каждом пикселе. Поиск начинается с размера шага, равного или немного превышающего половину максимального диапазона поиска, и затем выполняется следующее:

Блок сравнивает девять точек поиска на каждом шаге. Имеется центральная точка и восемь точек поиска, расположенных на границе области поиска.
Блок уменьшает размер шага на единицу после каждого шага, заканчивая поиск размером шага в один пиксель.
На каждом новом шаге блок перемещает центр поиска в наилучшую точку соответствия, полученную на предыдущем шаге. Синие круги номер один на рисунке ниже представляют поиск с размером начального шага три. Число два зеленых круга представляет следующий поиск с размером шага два, центрированный вокруг наилучшего совпадения, найденного в предыдущем поиске. Наконец, число три оранжевых круга представляют окончательный поиск с размером шага один, центрированный вокруг предыдущего наилучшего совпадения.

Зависимости

Этот параметр появляется при установке для параметра Output значения Best match location.

`Output NxN matrix of metric values around best match` - Выходная матрица N-за-N
on (по умолчанию) | off

Активизируйте добавление портов NMetric и NValid.

Зависимости

Этот параметр появляется при установке для параметра Output значения Best match location.

`N` - Размер выходной матрицы
`3` (по умолчанию) | целое число

Размер выходной матрицы. Это значение определяет размер выходной матрицы N-на-N, центрированной вокруг индекса местоположения наилучшего соответствия. N должно быть нечетным числом.

Зависимости

Этот параметр появляется при включении матрицы вывода NxN метрических значений вокруг параметра наилучшего соответствия.

`Enable ROI processing` - Включить обработку окупаемости инвестиций
on (по умолчанию) | off

Включите обработку ROI.

Зависимости

Этот параметр появляется при установке для параметра Output значения Best match location.
При включении этого параметра блок добавляет входной порт ROI, и появляется флаг Output, указывающий, является ли ROI допустимым параметром.

`Output flag indicating if ROI is valid` - Действительная окупаемость инвестиций
off (по умолчанию) | on

Активизируйте добавление порта ROIValid.

Зависимости

Этот параметр появляется при включении параметра Enable ROI processing.

Вкладка «Типы данных»

Дополнительные сведения о параметрах блока с фиксированной точкой см. в разделе Задание атрибутов блока с фиксированной точкой.

Характеристики блока

Типы данных	`Boolean` \| `double` \| `fixed point` \| `integer` \| `single`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`

Алгоритмы

развернуть все

Сопоставить метрики

Метрики соответствия используют уравнение разности с общей формой:

$_{dp} (x, y)_{= (}^{} {_{}_{}}^{}^{\frac{}{}}$ ∑i=1n'xi−yi'p) 1p

$_{}^{lnp}$ обозначает метрическое пространство $(^{Rn},_{} dp$ ) для $^{}$ Rn n > 1.

Сумма абсолютных разниц (SAD)

Метрика SAD также известна как метрика Taxicab или Manhattan Distance. Он суммирует абсолютные значения различий между пикселями в исходном изображении и соответствующими пикселями в шаблонном изображении. Эта метрика является нормой l1 $^{}$ разностного изображения. Наименьшая оценка SAD оценивает наилучшее положение шаблона в изображении поиска. Общая метрика расстояния SAD становится следующей:

$_{d1} (_{} Ij, T)_{}^{}_{}_{}$ =∑i=1n'Ii,j−Ti|

Сумма квадратичных различий (SSD)

Метрика SSD также известна как метрика Евклидова расстояния. Он суммирует квадрат абсолютных разностей между пикселями в исходном изображении и соответствующими пикселями в шаблонном изображении. Эта метрика является квадратом $^{нормы l2}$ разностного изображения. Общая метрика расстояния твердотельного накопителя:

$_{d2} (_{} Ij, T)_{}^{} {_{}_{}}^{}$ =∑i=1n'Ii,j−Ti|2

Максимальная абсолютная разница (MaxAD)

Метрика MaxAD также известна как метрика равномерного расстояния. Он суммирует максимум абсолютных значений разностей между пикселями в исходном изображении и соответствующими пикселями в шаблонном изображении. Эта метрика расстояния обеспечивает $^{l∞}$ норму разностного изображения. Общая метрика расстояния MaxAD становится следующей:

$_{d∞} (_{} Ij, T \underset{}{)}_{}^{} {_{}_{}}^{}$ =limx→∞∑i=1n'Ii,j−Ti'p

что упрощает:

$_{d∞} (_{} Ij, T {) =}_{}^{} {_{} {maxin 'Ii}_{,}}^{j}$ − Ti' p

Ссылки

[1] Кога Т., и др. Ал. Межкадровое кодирование с компенсацией движения для видеоконференций. В Национальной конференции по телекоммуникациям. Ноябрь 1981, G5.3.1-5, Новый Орлеан, Лос-Анджелес.

[2] Закай М., «Общие критерии расстояния» IEEE Transaction on Information Theory, pp. 94-95, январь 1964.

[3] Ю., Дж., Дж. Аморес, Н. Себе, К. Тиан, «Новое исследование по метрике расстояния как измерению подобия» Международная конференция IEEE по мультимедиа и экспо, 2006.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Преобразование с фиксированной точкой
Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.

См. также

Совпадение блоков

Темы

Стабилизация видео

Представлен в R2009b

Документация

Сопоставление шаблонов

Описание

Порты

Вход

I - Изображение изображение

T - Шаблон Матрица M-by-N

ROI - Регион интересов четырехэлементный вектор

Продукция

Metric - Соответствие значений метрик матрица

Зависимости

Loc - Лучшие места проведения матчей двухэлементный вектор

NMetric - Метрические значения в окрестности наилучшего соответствия Матрица N-на-N

NValid - Действительный район off | on

Зависимости

ROIValid - Действительный регион интересов off | on

Зависимости

Параметры

Match metric - Метрика соответствия Sum of absolute differences (по умолчанию) | Sum of squared differences | Maximum absolute difference

Output - Метрика соответствия Match metric (по умолчанию) | Best match location

Search method - Метод поиска Exhaustive (по умолчанию) | Three-step

Зависимости

Output NxN matrix of metric values around best match - Выходная матрица N-за-N on (по умолчанию) | off

Зависимости

N - Размер выходной матрицы 3 (по умолчанию) | целое число

Зависимости

Enable ROI processing - Включить обработку окупаемости инвестиций on (по умолчанию) | off

Зависимости

Output flag indicating if ROI is valid - Действительная окупаемость инвестиций off (по умолчанию) | on

Зависимости

Характеристики блока

Алгоритмы

Сопоставить метрики

Сумма абсолютных разниц (SAD)

Сумма квадратичных различий (SSD)

Максимальная абсолютная разница (MaxAD)

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Преобразование с фиксированной точкой Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.

См. также

Темы

Документация по инструментарию компьютерного зрения

Поддержка

`I` - Изображение
изображение

`T` - Шаблон
Матрица M-by-N

`ROI` - Регион интересов
четырехэлементный вектор

`Metric` - Соответствие значений метрик
матрица

`Loc` - Лучшие места проведения матчей
двухэлементный вектор

`NMetric` - Метрические значения в окрестности наилучшего соответствия
Матрица N-на-N

`NValid` - Действительный район
off | on

`ROIValid` - Действительный регион интересов
off | on

`Match metric` - Метрика соответствия
`Sum of absolute differences` (по умолчанию) | `Sum of squared differences` | `Maximum absolute difference`

`Output` - Метрика соответствия
`Match metric` (по умолчанию) | `Best match location`

`Search method` - Метод поиска
`Exhaustive` (по умолчанию) | `Three-step`

`Output NxN matrix of metric values around best match` - Выходная матрица N-за-N
on (по умолчанию) | off

`N` - Размер выходной матрицы
`3` (по умолчанию) | целое число

`Enable ROI processing` - Включить обработку окупаемости инвестиций
on (по умолчанию) | off

`Output flag indicating if ROI is valid` - Действительная окупаемость инвестиций
off (по умолчанию) | on

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Преобразование с фиксированной точкой
Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.