OpenCV图像处理之基于积分图实现NCC快速相似度匹配

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发布于 2018-10-23 02:56:26

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NCC概述

基于Normalized cross correlation(NCC)用来比较两幅图像的相似程度已经是一个常见的图像处理手段。在工业生产环节检测、监控领域对对象检测与识别均有应用。NCC算法可以有效降低光照对图像比较结果的影响。而且NCC最终结果在-1到1之间，所以特别容易量化比较结果，只要给出一个阈值就可以判断结果的好与坏。

NCC数学知识

们也可以通过各自的积分图计算预先得到。这样就完成了整个预计算生成。依靠索引表查找计算结果，NCC就可以实现线性时间的复杂度计算，而且时间消耗近似常量跟窗口半径大小无关，完全可以满足实时对象检测工业环境工作条件。

算法步骤

为了减小计算量，我们首先要把输入的图像转换为灰度图像，在灰度图像的基础上完成整个NCC计算检测。

把彩色图像转换为灰度图像
预计算模板图像和目标图像的积分图
根据输入的窗口半径大小使用积分图完成NCC计算
根据阈值得到匹配或者不匹配区域。
输出结果

检测结果：

标准合格电路板作为参照模板：

被污染的电路版

检测结果：

由于是项目代码不好公开，所以给大家演示一下OpenCV中利用积分图实现图像模糊的简单代码：

import cv2 as cv
import numpy as np


def get_block_sum(ii, x1, y1, x2, y2, index):
    tl = ii[y1, x1][index]
    tr = ii[y2, x1][index]
    bl = ii[y1, x2][index]
    br = ii[y2, x2][index]
    s = (br - bl - tr + tl)
    return s


def blur_demo(image, ii):
    h, w, dims = image.shape
    result = np.zeros(image.shape, image.dtype)
    ksize = 15
    radius = ksize // 2
    for row in range(0, h + radius, 1):
        y2 = h if (row + 1)> h else (row + 1)
        y1 = 0 if (row - ksize) < 0 else (row - ksize)
        for col in range(0, w + radius, 1):
            x2 = w if (col + 1)>w else (col + 1)
            x1 = 0 if (col - ksize) < 0 else (col - ksize)
            cx = 0 if (col - radius) < 0 else (col - radius)
            cy = 0 if (row - radius) < 0 else (row - radius)
            num = (x2 - x1)*(y2 - y1)
            for i in range(0, 3, 1):
                s = get_block_sum(ii, x1, y1, x2, y2, i)
                result[cy, cx][i] = s // num

    cv.imshow("integral fast blur", result)
    cv.imwrite("D:/result.png", result)


src = cv.imread("D:/images/test1.png")
cv.namedWindow("input", cv.WINDOW_AUTOSIZE)
cv.imshow("input", src)
sum_table = cv.integral(src, sdepth=cv.CV_32S)
blur_demo(src, sum_table)

cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()