Алгоритм сравнения с шаблоном (TemplateMatching)

Сравнение с шаблоном — технология для поиска областей на изображении, которые совпадают с изображением-шаблоном с заданной точностью.

Требуется два компонента — исходное изображение (например, снимок с камеры) и изображение-шаблон. Чтобы определить сходный участок, нам нужно наложить шаблон на снимок и попиксельно двигать его, слева направо, сверху вниз. В каждом положении вычисляется метрика, которая показывает, совпадают картинки или нет.

Для каждого положения шаблона метрика заносится в результирующую матрицу R. Каждое положение (x, y) в R содержит метрику совпадений.

После окончания сравнения лучшие совпадения мы найдём в глобальных минимумах (при использовании метода наименьших квадратов) или максимумах (при использовании метода корреляции или метода кросс-корреляции).

Существуют несколько методов сравнения (метод наименьших квадратов, метод корреляции, метод кросс-корреляции) Ниже рассмотрен пример применения алгоритма сравнения с шаблоном с использованием метода наименьших квадратов для нахождения метрики R (x, y).

где — матрица результатов,.

— текущие координаты шаблона,.

где w и h-ширина и высота шаблона соответственно.

Модель метода сравнения с шаблоном представлена на рис. 7−8.

Рис. 7 Основное окно модели

Первый шаг алгоритма — загрузка в модель изображения-шаблона и видео-файла, который предварительно следует перевести в бинарный формат.

Блок «2-DCorrelation» определяет коэффициент корреляции между шаблоном и текущим кадром видеофайла. Блок «2-DMaximum» определяет точки максимальной корреляции между изображениями.

В районе максимальной корреляции рисуется прямоугольник, затем из обработанных кадров получается новый видео-файл.

Рис. 8 Результат работы модели

Данный метод является наиболее простым методом трекинга, но также и наиболее неточным, в процессе работы модели было обнаружено довольно много ошибок обнаружения.