图像匹配: 色差空间向量匹配法实现

应用场合:

在连续场景图像集中，删除相似场景，删除空白场景(如 黑场、白场)，如下图：

原理:

1. 色差空间向量提取，统计
2. 三原色是 x-y-z 三维分布，空间距离即为色差值

代码: [images.php]

<?php

$images = "./pic"; // 图片路径

$threshold_rgb = 80; // 0~443 色差相似阀值
$threshold_image = 0.50; // 0~1.00 图像相似度

$threshold_transform_rgb = 30; // 0~443 空白色差相似阀值
$threshold_transform_image = 0.80; // 0~1.00 空白图像相似度

$pres = array(); // 前置图像特征值

@$pdir = dir($images);

while (false !== ($file = $pdir->read())) {

     if ($file == '.' || $file == '..') {
           continue;
     }

     $filepath = $images.'/'.$file;

     if (is_dir($filepath)) {
           continue;
     }

     $files[] = $filepath;
}

natsort($files);

foreach ($files as $filepath) {

     list($width, $height) = getimagesize($filepath);

     $im = imagecreatefromjpeg($filepath);

     $hit = 0;
     $unhit = 1;

     $pixhit = 0;
     $pixunhit = 1;

     $step = intval($width / 40); // 降低取值空间,优化性能

     for ($i = 1; $i <= $width; $i = $i + $step) {

           for ($j = 1; $j <= $height; $j = $j + $step) {

                 $color = imagecolorsforindex($im, imagecolorat($im, $i, $j));

                 /** 图像特征提取,对比 */
                 if (isset($pres[$i][$j])) {
                       // 色差
                       $comp = sqrt(pow(abs($pres[$i][$j][0] - $color['red']), 2)
                             + pow(abs($pres[$i][$j][1] - $color['green']), 2)
                             + pow(abs($pres[$i][$j][2] - $color['blue']), 2));

                       if ($comp < $threshold_rgb) {
                             $hit++;
                       } else {
                             $unhit++;
                       }
                 }

                 /** 空白图像特征提取,对比 */
                 if (rand(1, 5) == 1 && $i > $step && $j > $step) {
                       // 色差
                       $comp = sqrt(pow(abs($pres[$i-$step][$j-$step][0] - $color['red']), 2)
                             + pow(abs($pres[$i-$step][$j-$step][1] - $color['green']), 2)
                             + pow(abs($pres[$i-$step][$j-$step][2] - $color['blue']), 2));

                       if ($comp < $threshold_transform_rgb) {
                             $pixhit++;
                       } else {
                             $pixunhit++;
                       }
                 }

                 $pres[$i][$j] = array($color['red'], $color['green'], $color['blue']);
           }
     }

     imagedestroy($im);

     if ($hit / ($hit + $unhit) > $threshold_image) {
           unlink($filepath); // 删除相邻相似图像
     } else if ($pixhit / ($pixhit + $pixunhit) > $threshold_transform_image) {
           unlink($filepath); // 删除空白图像
     }

     echo "\n$filepath, hit: $hit, unhit: $unhit, diff: ".$hit/($hit + $unhit);
}

@$pdir->close();

?>

执行脚本:

shell~$php images.php
./pic/1.jpg, hit: 0, unhit: 1, diff: 0
./pic/2.jpg, hit: 1200, unhit: 1, diff: 0.999167360533
./pic/3.jpg, hit: 0, unhit: 1201, diff: 0
./pic/4.jpg, hit: 334, unhit: 867, diff: 0.278101582015
./pic/5.jpg, hit: 687, unhit: 514, diff: 0.572023313905
./pic/6.jpg, hit: 835, unhit: 366, diff: 0.695253955037
./pic/7.jpg, hit: 27, unhit: 1174, diff: 0.022481265612
./pic/8.jpg, hit: 1152, unhit: 49, diff: 0.959200666112
./pic/9.jpg, hit: 389, unhit: 812, diff: 0.323896752706
./pic/10.jpg, hit: 496, unhit: 705, diff: 0.412989175687
... ...

如:
2.jpg, 与 1.jpg 相似度 0.99
5.jpg, 与 4.jpg 相似度 0.57
...

结果，如下图:

关于性能:

环境 AMD Athlon 7750 Dual-Core, Ubuntu 9.10, PHP 5.2.10
对 3600 张连续图像分析，耗时 30 秒左右, 看来不错 :D

参考: 图像特征特点及其常用的特征提取与匹配方法

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