Template Matching

Найдите шаблон в изображении

Библиотека:
Computer Vision Toolbox/Анализ и совершенствование

Описание

Блок Template Matching находит лучшее соответствие шаблона в вход изображении. Блок вычисляет соответствие значений метрики путем переноса шаблона на необходимую область или все изображение, а затем находит лучшее расположение соответствия.

Блок выходы либо метрические значения соответствия, либо однонаправленные (x, y) координаты наилучшего соответствия шаблона. Опционально блок может выводить N -by - N матрицу значений метрики соответствия с центром вокруг наилучшего расположения соответствия.

Порты

Вход

расширить все

`I` - Изображение
изображение

Введите изображение для использования с шаблоном. Блок не заполняет входные данные. Поэтому он может вычислять только значения для метрик соответствия между входом изображением и шаблоном, где шаблон расположен так, что он полностью падает на вход изображение. Набор всех таких положений шаблона называется действительной областью входного изображения. Размер допустимой области является различием между размерами входных и шаблонных изображений плюс единица.

_sizevalid = _sizeinput - _sizetemplate + 1

(1)

`T` - Шаблон
M -by - N матрица

Шаблон, заданный как M -by- N матрица

Блок Template Matching не заполняет входные данные. Поэтому он может вычислять только значения для метрик соответствия между входом изображением и шаблоном, где шаблон расположен так, что он полностью падает на вход изображение. Набор всех таких положений шаблона называется действительной областью входного изображения. Размер допустимой области является различием между размерами входных и шаблонных изображений плюс единица.

_sizevalid = _sizeinput - _sizetemplate + 1

(2)

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

`ROI` - Необходимая область
четырехэлементный вектор

Необходимая область вектор в формате (x, y, width, height), где (x, y) являются координатами на основе одного для верхнего левого угла области. Блок выводит индекс местоположения наилучшего соответствия относительно верхней части левого угла входа изображения.

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

Выход

расширить все

`Metric` - Соответствовать метрическим значениям
матрица

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

Зависимости

Когда вы устанавливаете параметр Output равным Metric matrixблок выводит допустимый размер изображения.

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

`Loc` - Лучшие места соответствия
двухэлементный вектор

Лучший шаблон совпадает с одноуровневыми (x, y) координатами. В режиме обработки ROI блок обрабатывает изображение вокруг информация только для чтения как расширение субрегиона информация только для чтения. Поэтому вычисляет лучшие местоположения соответствия, верные фактическим контурам информация только для чтения. Блок выводит лучшие координаты соответствия относительно верхнего левого угла изображения. Одноуровневые координаты [x y] местоположения соответствуют центру шаблона. Следующая таблица показывает, как блок выводит центральные координаты для нечетных и четных шаблонов:

Нечетное количество пикселей в шаблоне	Четное количество пикселей в шаблоне

Типы данных: uint32

`NMetric` - Метрические значения в районе наилучшего соответствия
N -by - N матрица

Метрические значения в районе лучшего соответствия, возвращенные как N -by- N матрица. N, указанный в маске, должен быть нечетным числом. Когда вы выбираете Best match location, чтобы вернуть матрицу метрик в окрестности вокруг лучшего соответствия, исчерпывающий цикл вычисляет все метрические значения для окрестности N -by N. Этот выход особенно полезен для выполнения согласования шаблона с точностью субпикселей.

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

`NValid` - Действительный район
off | on

Позволяет отслеживать допустимую соседнюю область. Матрица соседства метрических значений действительна внутри информация только для чтения. Блок устанавливает выход NValid следующим образом:

1 - Район, содержащий лучший матч, полностью находится внутри необходимой области.
0 - Район, содержащий лучшее совпадение, полностью или частично находится за пределами необходимой области.

Зависимости

Этот порт появляется, когда вы включаете параметр Output NxN matrix of metric values around best match.

Типы данных: Boolean

`ROIValid` - Действительная необходимая область
off | on

Позволяет отслеживать допустимую необходимую область. Если информация только для чтения находится частично вне допустимого изображения, блок обрабатывает только пересечение информация только для чтения и допустимого изображения. Блок устанавливает выход ROIValid следующим образом:

1 - информация только для чтения находится полностью внутри действительной части входного изображения.
0 - информация только для чтения находится полностью или частично вне допустимой части входного изображения.

Зависимости

Этот порт появляется, когда вы включаете параметр Output flag indicating if ROI is valid.

Типы данных: Boolean

Параметры

расширить все

Main Tab

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

Выберите метрику соответствия как один из:

Sum of absolute differences (SAD)
Sum of squared differences (SSD)
Maximum absolute difference (MaxAD)

Блок вычисляет метрику соответствия на каждом шаге итерации. Выберите метрику соответствия, которая лучше всего подходит вашему приложению. Блок вычисляет глобальный оптимум для наилучшего значения метрики. Он использует действительный субрегион входного изображения, пересекаемого информация только для чтения, если он предусмотрен.

`Output` - Соответствовать метрике
`Match metric` (по умолчанию) | `Best match location`

Выберите тип выхода как один из следующих:

Match metric - Вывод метрической матрицы соответствия. Эта опция добавляет к блоку Metric выходной порт.
Best match location - Вывод координат [x, y] для местоположения наилучшего соответствия. Эта опция добавляет к блоку Loc выходной порт. Это также делает доступными Search method, Output NxN matrix of metric values around best match и Enable ROI processing параметры.
Параметр Output на панели Типы данных появляется, когда вы устанавливаете параметр Output на Main tab Metric matrix или если установить значение Best match location и вы включаете параметр Output NxN matrix of metric values around best match.

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

Укажите метод поиска следующим образом Exhaustive или Three-step. The Exhaustive способ поиска является вычислительно интенсивным, потому что он ищет в каждом пиксельном местоположении изображения. Однако этот метод обеспечивает более точный результат.

The Three-step метод поиска является быстрым поиском, который использует подход соседства в зависимости от поиска в каждом пикселе. Поиск начинается с размера шага, равного или чуть больше половины максимального диапазона поиска, и затем выполняет следующие шаги:

Блок сравнивает девять точек поиска на каждом шаге. На контуре области поиска расположены центральная точка и восемь точек 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 к самой подходящей точке, полученной из предыдущего шага. Синие круги номер один на рисунке ниже представляют поиск с начальным размером шага три. Зеленые круги номер два представляют следующий поиск с размером шага два, с центром вокруг лучшего соответствия, найденного из предыдущего поиска. Наконец, три оранжевых круга представляют окончательный поиск с размером шага один, с центром вокруг предыдущего лучшего матча.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете параметр Output равным Best match location.

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

Позволяет добавить порты NMetric и NValid.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете параметр Output равным Best match location.

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

Размер выходной матрицы. Это значение определяет размер выходной матрицы N -by N с центром вокруг лучшего индекса местоположения. N должно быть нечетным числом.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы включаете параметр Output NxN matrix of metric values around best match.

`Enable ROI processing` - Включить обработку информация только для чтения
on (по умолчанию) | off

Включите обработку информация только для чтения.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете параметр Output равным Best match location.
Когда вы включаете этот параметр, блок добавляет ROI входной порт, и появляется параметр Output flag indicating if ROI is valid.

`Output flag indicating if ROI is valid` - Действительный информация только для чтения
off (по умолчанию) | on

Включить добавление порта ROIValid.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы включаете параметр Enable ROI processing.

Data Types Tab

Для получения дополнительной информации о параметрах блоков с фиксированной точкой смотрите Задать атрибуты с фиксированной точкой для блоков.

Характеристики блоков

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

Алгоритмы

расширить все

Соответствие метрикам

В метриках соответствия используется разностное уравнение с общей формой:

$d_{p} (x, y) = (\sum_{i = 1}^{n} {| x_{i} - y_{i} |}^{p})^{\frac{1}{p}}$

$l_{n}^{p}$ обозначает метрическое пространство $(R^{n}, d_{p})$ для $R^{n}$ n > 1.

Сумма абсолютных различий (SAD)

Метрика SAD также известна как метрика Taxicab или Manhattan Distance. Он суммирует абсолютные значения различий между пикселями в оригинальное изображение и соответствующими пикселями в шаблон изображении. Эта метрика является $l^{1}$ норма различия. Самый низкий счет SAD оценивает лучшее положение шаблона в поисковом изображении. Общая метрика расстояния SAD становится:

$d_{1} (I_{j}, T) = \sum_{i = 1}^{n} | I_{i, j} - T_{i} |$

Сумма квадратов различий (SSD)

Метрика SSD также известна как метрика Euclidean Distance . Он суммирует квадрат абсолютных различий между пикселями в оригинальное изображение и соответствующими пикселями в шаблон изображении. Эта метрика является квадратом $l^{2}$ норма различия. Общая метрика расстояния SSD становится:

$d_{2} (I_{j}, T) = \sum_{i = 1}^{n} {| I_{i, j} - T_{i} |}^{2}$

Максимальное абсолютное различие (MaxAD)

Метрика MaxAD также известна как метрика Uniform Distance. Он суммирует максимум абсолютных значений различий между пикселями в оригинальное изображение и соответствующими пикселями в шаблон изображении. Эта метрика расстояния обеспечивает $l^{\infty}$ норма различия. Общая метрика расстояния MaxAD становится:

$d_{\infty} (I_{j}, T) = \lim_{x \to \infty} \sum_{i = 1}^{n} {| I_{i, j} - T_{i} |}^{p}$

что упрощает:

$d_{\infty} (I_{j}, T) = \max_{i}^{n} {| I_{i, j} - T_{i} |}^{p}$

Ссылки

[1] Koga T., et. Ал. Компенсированное движением межкадровое кодирование для видеоконференций. В рамках Национальной телекоммуникационной конференции. Ноябрь 1981, G5.3.1-5, Новый Орлеан, ЛА.

[2] Zakai M., «Общие критерии расстояния» Транзакция IEEE по теории информации, стр. 94-95, январь 1964.

[3] Yu, J., J. Amores, N. Sebe, Q. Tian, «A New Study on Distance Metrics as Simility Measurement» IEEE International Conference on Multimedia and Expo, 2006.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Block Matching

Темы

Стабилизация видео

Введенный в R2009b

Документация

Template Matching

Описание

Порты

Вход

I - Изображение изображение

T - Шаблон M -by - N матрица

ROI - Необходимая область четырехэлементный вектор

Выход

Metric - Соответствовать метрическим значениям матрица

Зависимости

Loc - Лучшие места соответствия двухэлементный вектор

NMetric - Метрические значения в районе наилучшего соответствия N -by - N матрица

NValid - Действительный район off | on

Зависимости

ROIValid - Действительная необходимая область off | on

Зависимости

Параметры

Match metric - Соответствовать метрике Sum of absolute differences (по умолчанию) | Sum of squared differences | Maximum absolute difference

Output - Соответствовать метрике 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 - Выходной N -by- N матрица on (по умолчанию) | off

Зависимости

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

Зависимости

Enable ROI processing - Включить обработку информация только для чтения on (по умолчанию) | off

Зависимости

Output flag indicating if ROI is valid - Действительный информация только для чтения off (по умолчанию) | on

Зависимости

Характеристики блоков

Алгоритмы

Соответствие метрикам

Сумма абсолютных различий (SAD)

Сумма квадратов различий (SSD)

Максимальное абсолютное различие (MaxAD)

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

Преобразование с фиксированной точкой Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Темы

Документация по Computer Vision Toolbox

Поддержка

`I` - Изображение
изображение

`T` - Шаблон
M -by - N матрица

`ROI` - Необходимая область
четырехэлементный вектор

`Metric` - Соответствовать метрическим значениям
матрица

`Loc` - Лучшие места соответствия
двухэлементный вектор

`NMetric` - Метрические значения в районе наилучшего соответствия
N -by - N матрица

`NValid` - Действительный район
off | on

`ROIValid` - Действительная необходимая область
off | on

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

`Output` - Соответствовать метрике
`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` - Выходной N -by- N матрица
on (по умолчанию) | off

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

`Enable ROI processing` - Включить обработку информация только для чтения
on (по умолчанию) | off

`Output flag indicating if ROI is valid` - Действительный информация только для чтения
off (по умолчанию) | on

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.