北京航空航天大学目标检测与跟踪实验报告2

《图像探测、跟踪与识别技术》

实验报告

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实验二利用归一化相关的模板匹配方法来检测目标

一、实验目的

1. 学习常见的模板匹配方法，了解利用模板匹配方法检测目标的过程；

2. 了解利用金字塔的加速匹配方法的原理和过程；

3. 培养处理实际图像的能力并为课堂教学提供配套的实践机会。

二、实验要求

学生应当能够在VC6.0平台下编制自己的C函数(允许参考指导书中的例程)，编写归一化相关函数、模板匹配函数和金字塔加速算法的函数，并用它们对不同类型的目标图像进行目标检测处理；能够正确地评价对不同目标图象获得的检测结果。

三、实验步骤

1. 在VC6.0平台下编写归一化相关匹配函数；

2. 编写2层金字塔加速算法的函数；

4. 打印结果并进行讨论。

四、实验报告

实验中使用了2层金字塔算法，第二层图像和模板均为原图的四分之一，实验结果及图片为：

其中第一图层为原图，第二图层为原图图层的四分之一图层。

1.实验过程及遇见的问题；

在试验过程中，发现在对原图抽取四分之一图像之后，得到的图像上总是有很多的白点。通过PS查看图片的像素信息，发现有的像素点为负数，比如有的点为-122，其真实值为-122+256=124。知道这样的原因之后，在每次计算四个像素点的平均的时候，先判断这四个像素点的值是否为赋值，如果为负值，就调用事先写好的一个函数，将其灰度值加256后再参与计算，得到了正确的结果。

2.实验的原始图像和检测到目标的图像；

以上四幅图分别为原模板、四分之一模板、原图、四分之一原图。从实验结果中可以看出，匹配结果令人满意。该算法很好地找出了模板的位置。

五、思考题

1．传统的模板匹配方法对目标的检测结果受哪些因素的影响？

使用该算法受到图像旋转的影响，若图像旋转了，除非模板响应地旋转否则不能匹配成功，其次该算法还受到光照的影响，若原图受光照影响灰度改变，则这种基于灰度比较的匹配方法将失效。

2. 金字塔匹配方法为什么对匹配算法有加速作用？

金字塔算法虽然在计算四分之一图像的时候花费一点时间。但每多一层图层就是的搜索的范围小了尽四分之三，而搜索匹配是相当花费时间的因此，使用金字塔算法可以加速，但是图层不宜过多，原因为：当图层过多的时候，最终进行匹配的图像就会过小，有可能使得1个以上的位置为差别最小位置，那么一步步返回进行计算时，需要计算的点就会增加，减弱金字塔算法的加速效果，因此不

能过多，适当即可。

六、实验感想

本次试验我们在实验当中使用了金字塔加速算法，通过比较使用和不使用金字塔加速算法进行匹配，明显感觉到使用金字塔加速算法之后明显处理时间减少了。这种算法的优势还是十分明显的。而且从原理上来讲，图片越大，这种算法的优势将更加明显，因为它减少了75%的搜索时间。在实验中发现的令一个问题就是第二图层的计算，开始在这里浪费了很多时间，通过一个像素一个像素点的输出像素值，发现了有的像素值为负数的问题，但奇怪的是在PS中他们都直接是+256显示出来的，后来发现了，图片的一个像素使用Char来表示的，所以有正有负，若将其变为Uchar则需要+256，因此我们写了个小函数，将小于0的点都加256，最后得出了结果。虽然这只是个小问题，但对于我们今后处理图片，还是大有裨益的。