【图像配准】基于灰度的模板匹配算法(一):MAD、SAD、SSD、MSD、NCC、SSDA、SATD算法

时间:2022-11-06 06:08:25

简介:

       本文主要介绍几种基于灰度的图像匹配算法:平均绝对差算法(MAD)、绝对误差和算法(SAD)、误差平方和算法(SSD)、平均误差平方和算法(MSD)、归一化积相关算法(NCC)、序贯相似性检测算法(SSDA)、hadamard变换算法(SATD)。下面依次对其进行讲解。

MAD算法

介绍

        平均绝对差算法(Mean Absolute Differences,简称MAD算法),它是Leese1971年提出的一种匹配算法。是模式识别中常用方法,该算法的思想简单,具有较高的匹配精度,广泛用于图像匹配。

S(x,y)是大小为mxn的搜索图像,T(x,y)MxN的模板图像,分别如下图(a)(b)所示,我们的目的是:在(a)中找到与(b)匹配的区域(黄框所示)。

【图像配准】基于灰度的模板匹配算法(一):MAD、SAD、SSD、MSD、NCC、SSDA、SATD算法

算法思路

        在搜索图S中,以(i,j)为左上角,取MxN大小的子图,计算其与模板的相似度;遍历整个搜索图,在所有能够取到的子图中,找到与模板图最相似的子图作为最终匹配结果。

        MAD算法的相似性测度公式如下。显然,平均绝对差D(i,j)越小,表明越相似,故只需找到最小的D(i,j)即可确定能匹配的子图位置:

【图像配准】基于灰度的模板匹配算法(一):MAD、SAD、SSD、MSD、NCC、SSDA、SATD算法

其中:【图像配准】基于灰度的模板匹配算法(一):MAD、SAD、SSD、MSD、NCC、SSDA、SATD算法

算法评价:

优点:

思路简单,容易理解(子图与模板图对应位置上,灰度值之差的绝对值总和,再求平均,实质:是计算的是子图与模板图的L1距离的平均值)。

运算过程简单,匹配精度高。

缺点:

运算量偏大。

对噪声非常敏感。

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SAD算法

介绍

        绝对误差和算法(Sum of Absolute Differences,简称SAD算法)。实际上,SAD算法与MAD算法思想几乎是完全一致,只是其相似度测量公式有一点改动(计算的是子图与模板图的L1距离),这里不再赘述。

【图像配准】基于灰度的模板匹配算法(一):MAD、SAD、SSD、MSD、NCC、SSDA、SATD算法

算法实现

由于文章所介绍的几个算法非常相似,所以本文仅列出SAD算法的代码,其余算法的实现类似。看别人代码都相对费力,想自己敲也很简单。

MATLAB代码

 

[cpp] view plain copy  【图像配准】基于灰度的模板匹配算法(一):MAD、SAD、SSD、MSD、NCC、SSDA、SATD算法【图像配准】基于灰度的模板匹配算法(一):MAD、SAD、SSD、MSD、NCC、SSDA、SATD算法
  1. %%  
  2. %绝对误差和算法(SAD)  
  3. clear all;  
  4. close all;  
  5. %%  
  6. src=imread('lena.jpg');  
  7. [a b d]=size(src);  
  8. if d==3  
  9.     src=rgb2gray(src);  
  10. end  
  11. mask=imread('lena_mask.jpg');  
  12. [m n d]=size(mask);  
  13. if d==3  
  14.     mask=rgb2gray(mask);  
  15. end  
  16. %%  
  17. N=n;%模板尺寸,默认模板为正方形  
  18. M=a;%代搜索图像尺寸,默认搜索图像为正方形  
  19. %%  
  20. dst=zeros(M-N,M-N);  
  21. for i=1:M-N         %子图选取,每次滑动一个像素  
  22.     for j=1:M-N  
  23.         temp=src(i:i+N-1,j:j+N-1);%当前子图  
  24.         dst(i,j)=dst(i,j)+sum(sum(abs(temp-mask)));  
  25.     end  
  26. end  
  27. abs_min=min(min(dst));  
  28. [x,y]=find(dst==abs_min);  
  29. figure;  
  30. imshow(mask);title('模板');  
  31. figure;  
  32. imshow(src);  
  33. hold on;  
  34. rectangle('position',[x,y,N-1,N-1],'edgecolor','r');  
  35. hold off;title('搜索图');  

 

输出结果

【图像配准】基于灰度的模板匹配算法(一):MAD、SAD、SSD、MSD、NCC、SSDA、SATD算法

【图像配准】基于灰度的模板匹配算法(一):MAD、SAD、SSD、MSD、NCC、SSDA、SATD算法

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SSD算法

(未完待续)

 

http://blog.csdn.net/hujingshuang/article/details/47759579

http://blog.csdn.net/yanbdsky/article/details/5648295