模板匹配matchTemplate

定义：模板匹配是在给定的图片中查找和模板最相似的区域，该算法的输入包括模板和图片，整个使命的思路就是按照滑窗的思路不断的移动模板图片，计算其与图像中对应区域的匹配度，最终将匹配度最高的区域选择为最终的结果。
原理：将模板块每次移动一个像素(从左往右，从上往下)，在每一个位置，都计算与模板图像的相似水平。对于每一个位置将计算的相似结果生存在结果矩阵®中。如果输入图像的大小(WxH)且模板图像的大小(wxh)，则输出矩阵R的大小为(W-w +1,H-h+1)将R表现为图像。得到图像后，查找最大值地点的位置，那么该位置对应的区域就被认为是最匹配的。对应的区域就是以该点为顶点，长宽和模板图像一样大小的矩阵。
案例：
API

1. res = cv.matchTemplate(img,template,method)
2. img:要进行模板匹配的图像
3. Template:模板
4. 实现模板匹配的算法，主要有method:
5. 1.平方差匹配(cv2.TM_SQDIFF_NORMED):利用模板与图像之间的平方差进行匹配最好的匹配是0，匹配越差，匹配的值越大。
6. 2.相关匹配(cv2.TM_CCORR_NORMED):利用模板与图像间的乘法进行匹配，数值越大表示匹配程度较高，越小表示匹配效果差，
7. 3.利用相关系数匹配(cv2.TM_CCOEFF_NORMED):利用模板与图像间的相关系数匹配，1表示完美的匹配，-1表示最差的匹配。

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完成匹配后，使用cv.minMaxLoc()方法查找最大值地点的位置即可。如果使用平方差作为比力方法，则最小值位置是最佳匹配位置。
单个对象匹配

1. import cv2 as cv2
2. img = cv2.imread('11.png')    #(781, 1314, 3)数组
3. template = cv2.imread('kg.png') #(109, 110, 3)
4. h, w = template.shape[:2]  ##参照物体宽高
5. # 匹配模板
6. res = cv2.matchTemplate(img, template, cv2.TM_CCOEFF_NORMED) #(673, 1205)
7. min_val, max_val, min_loc, max_loc = cv2.minMaxLoc(res)
8. # 计算矩形左边
9. top_left = max_loc
10. bottom_right = (top_left[0] + w, top_left[1] + h)
11. # 画矩形
12. cv2.rectangle(img, top_left, bottom_right, (0, 255, 0), 5)
13. #cv.rectangle(img,leftupper,rightdown,color,thickness)
14. #img:要绘制矩形的图像
15. #Leftupper, rightdown:矩形的左上角和右下角坐标
16. #color: 线条的颜色
17. #Thickness: 线条宽度
18. # 展示结果
19. cv2.imshow('img_rgb', img)
20. cv2.waitKey(0)

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多个对象匹配

1. import cv2
2. import numpy as np
4. # 读取目标图像和模板图像
5. img = cv2.imread('11.png')
6. template = cv2.imread('tp.png')
8. # 获取模板图像的宽度和高度
9. h, w = template.shape[:2]
11. # 模板匹配
12. res = cv2.matchTemplate(img, template, cv2.TM_CCOEFF_NORMED)
14. # 设置匹配的阈值，通常在0.8~1.0之间
15. threshold = 0.75  
16. loc = np.where(res >= threshold)
18. # 绘制匹配的矩形框并统计匹配数量
19. count = 0
20. for pt in zip(*loc[::-1]):  # 将匹配结果的坐标反转，以便用于cv2.rectangle
21.     cv2.rectangle(img, pt, (pt[0] + w, pt[1] + h), (0, 255, 0), 2)
22.     count += 1
23. # 显示结果
24. cv2.putText(img, f"Found {count} objects", (10, 30), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, (255, 0, 0), 2)
25. #cv.putText(img,text,station, font, fontsize,color,thickness,cv.LINE_AA)
26. #img: 图像
27. #text:要写入的文本数据
28. #station:文本的放置位置
29. #font:字体
30. #Fontsize :字体大小
31. #cv.LINE_AA：避免图像线段锯齿型
32. cv2.imshow('Detected', img)
33. cv2.waitKey(0)
34. cv2.destroyAllWindows()

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