C# 图像模板匹配并标注

01—需求

这个是粉丝在我的技术群提的一个需求

1、 模板匹配 :

功能:

  (1)在一张大图像中,选取一小块区域作为模板

  (2)可在大图像中匹配到模板图像和位置。.

模板匹配是图像处理中最基本、最常用的匹配方法。目前我司用hacon去做的,还进行了二次封装,可以设置图片的旋转角度等信息,这个设计公司机密,这里我就用opencv(NET封装版叫emgucv)去实现这个功能。

02—功能演示

C# 图像模板匹配并标注

03—核心代码

using Emgu.CV;using Emgu.CV.CvEnum;using Emgu.CV.Structure;using PropertyChanged;using System;using System.Drawing;using System.IO;using System.Text;using System.Windows.Forms;using System.Windows.Media;using System.Windows.Media.Imaging;
namespace Caliburn.Micro.Hello{    [AddINotifyPropertyChangedInterface]    public class MatchTemplateViewModel: IViewModel    {        public ImageSource TemplateImage { get; set; }        public string TemplateImagePath { get; set; }        public ImageSource MarkImage { get; set; }        public string  MarkImagePath { get; set; }        public string ResultString { get; set; }        public  void  MatchTemplate()        {            Mat src = CvInvoke.Imread(TemplateImagePath, LoadImageType.AnyColor);//从本地读取图片            Mat result = src.Clone();
            Mat tempImg = CvInvoke.Imread(MarkImagePath, LoadImageType.AnyColor);            int matchImg_rows = src.Rows - tempImg.Rows + 1;            int matchImg_cols = src.Cols - tempImg.Cols + 1;            Mat matchImg = new Mat(matchImg_rows, matchImg_rows, DepthType.Cv32F, 1); //存储匹配结果             #region 模板匹配参数说明            ////采用系数匹配法,匹配值越大越接近准确图像。            ////IInputArray image:输入待搜索的图像。图像类型为8位或32位浮点类型。设图像的大小为[W, H]。            ////IInputArray templ:输入模板图像,类型与待搜索图像类型一致,并且大小不能大于待搜索图像。设图像大小为[w, h]。            ////IOutputArray result:输出匹配的结果,单通道,32位浮点类型且大小为[W - w + 1, H - h + 1]。            ////TemplateMatchingType method:枚举类型标识符,表示匹配算法类型。            ////Sqdiff = 0 平方差匹配,最好的匹配为 0。            ////SqdiffNormed = 1 归一化平方差匹配,最好效果为 0。            ////Ccorr = 2 相关匹配法,数值越大效果越好。            ////CcorrNormed = 3 归一化相关匹配法,数值越大效果越好。            ////Ccoeff = 4 系数匹配法,数值越大效果越好。            ////CcoeffNormed = 5 归一化系数匹配法,数值越大效果越好。            #endregion            CvInvoke.MatchTemplate(src, tempImg, matchImg, TemplateMatchingType.CcoeffNormed);            #region 归一化函数参数说明            ////IInputArray src:输入数据。            ////IOutputArray dst:进行归一化后输出数据。            ////double alpha = 1; 归一化后的最大值,默认为 1。            ////double beta = 0:归一化后的最小值,默认为 0。            #endregion            CvInvoke.Normalize(matchImg, matchImg, 0, 1, NormType.MinMax, matchImg.Depth); //归一化            double minValue = 0.0, maxValue = 0.0;            Point minLoc = new Point();            Point maxLoc = new Point();            #region 极值函数参数说明            ////IInputArray arr:输入数组。            ////ref double minVal:输出数组中的最小值。            ////ref double maxVal; 输出数组中的最大值。            ////ref Point minLoc:输出最小值的坐标。            ////ref Point maxLoc; 输出最大值的坐标。            ////IInputArray mask = null:蒙版。            #endregion            CvInvoke.MinMaxLoc(matchImg, ref minValue, ref maxValue, ref minLoc, ref maxLoc);
            StringBuilder tb_result = new StringBuilder();            tb_result.Append("min=" + minValue + ",max=" + maxValue);            tb_result.Append(Environment.NewLine);            tb_result.Append("最小值坐标:\n" + minLoc.ToString());            tb_result.Append(Environment.NewLine);            tb_result.Append("最大值坐标:\n" + maxLoc.ToString());            ResultString = tb_result.ToString();            //Console.WriteLine(tb_result);            CvInvoke.Rectangle(src, new Rectangle(maxLoc, tempImg.Size), new MCvScalar(0, 0, 255), 3);//绘制矩形,匹配得到的效果。
            CvInvoke.Imshow("result", src);            CvInvoke.WaitKey(0);        }
        /// <summary>        /// 加载模板图片        /// </summary>        public void LoadTemplateImage()        {            TemplateImage = LoadImage(ImageLoadType.TemplateImage);        }
        /// <summary>        /// 加载标记图片        /// </summary>        public void LoadMarkImage()        {            MarkImage = LoadImage(ImageLoadType.MarkImage);        }        public ImageSource LoadImage(ImageLoadType imageType )        {            OpenFileDialog openFileDialog1 = new OpenFileDialog();            openFileDialog1.Filter = "图片|*.jpg;*.jpeg;*.bmp;*.png;*.gif";            openFileDialog1.FilterIndex = 1;//当前使用第二个过滤字符串            openFileDialog1.RestoreDirectory = true;//对话框关闭时恢复原目录            openFileDialog1.Multiselect = false;            openFileDialog1.Title = "选择文件";            ImageSource iSouce = null;            try            {                if (openFileDialog1.ShowDialog() == DialogResult.OK)                {                    iSouce = LoadImageFreeze(openFileDialog1.FileName);//加载显示完成需要释放                    switch(imageType)                    {                        case ImageLoadType.MarkImage:                            MarkImagePath = openFileDialog1.FileName;break;                        case ImageLoadType.TemplateImage:                            TemplateImagePath = openFileDialog1.FileName; break;                        default: break;                    }                    return iSouce;                }                return null;            }            catch (Exception ex)            {                Console.WriteLine($"[MatchTemplateViewModel]:Load() execute error:{ex}");                return null;            }        }
        /// <summary>        /// 图片加载显示完成后释放        /// </summary>        /// <param name="imagePath"></param>        /// <returns></returns>        public static BitmapImage LoadImageFreeze(string imagePath)        {            try            {                BitmapImage bitmap = new BitmapImage();                if (File.Exists(imagePath))                {                    bitmap.BeginInit();                    bitmap.CacheOption = BitmapCacheOption.OnLoad;
                    using (Stream ms = new MemoryStream(File.ReadAllBytes(imagePath)))                    {                        bitmap.StreamSource = ms;                        bitmap.EndInit();                        bitmap.Freeze();                    }                }                return bitmap;            }            catch (Exception)            {                return null;            }        }
    }}

04—说明

界面分别加载模板图片和标记图片,然后点击匹配按钮进行匹配,匹配结果在模板图片上用矩形标注,并把位置信息显示在界面上

①在NUGET上安装emgucv库:我这里适应的是3.1。0.1,注意emgucv每个版本不兼容

C# 图像模板匹配并标注

②模板匹配接口MatchTemplate说明,详细注释代码里面都有

 #region 模板匹配参数说明            ////采用系数匹配法,匹配值越大越接近准确图像。            ////IInputArray image:输入待搜索的图像。图像类型为8位或32位浮点类型。设图像的大小为[W, H]。            ////IInputArray templ:输入模板图像,类型与待搜索图像类型一致,并且大小不能大于待搜索图像。设图像大小为[w, h]。            ////IOutputArray result:输出匹配的结果,单通道,32位浮点类型且大小为[W - w + 1, H - h + 1]。            ////TemplateMatchingType method:枚举类型标识符,表示匹配算法类型。            ////Sqdiff = 0 平方差匹配,最好的匹配为 0。            ////SqdiffNormed = 1 归一化平方差匹配,最好效果为 0。            ////Ccorr = 2 相关匹配法,数值越大效果越好。            ////CcorrNormed = 3 归一化相关匹配法,数值越大效果越好。            ////Ccoeff = 4 系数匹配法,数值越大效果越好。            ////CcoeffNormed = 5 归一化系数匹配法,数值越大效果越好。            #endregion            CvInvoke.MatchTemplate(src, tempImg, matchImg, TemplateMatchingType.CcoeffNormed);

③外部加载 图片,加载显示完成后释放,返回BitmapImage 可以直接赋值给wpf控件的ImageSource

 public static BitmapImage LoadImageFreeze(string imagePath)        {            try            {                BitmapImage bitmap = new BitmapImage();                if (File.Exists(imagePath))                {                    bitmap.BeginInit();                    bitmap.CacheOption = BitmapCacheOption.OnLoad;
                    using (Stream ms = new MemoryStream(File.ReadAllBytes(imagePath)))                    {                        bitmap.StreamSource = ms;                        bitmap.EndInit();                        bitmap.Freeze();                    }                }                return bitmap;            }            catch (Exception)            {                return null;            }        }