Bildvergleich mit ZeroMeanNormalizedCross-Correlation (ZNCC)

[christian.noeding]

Auf der Suche nach einer Möglichkeit, mehrere Bilder miteinander zu vergleichen bin ich auf die Kreuz-Korrelation gestoßen. Mit dem folgenden Algorithmus kann man zwei Canvas beliebiger Größe miteinander vergleichen und bekommt das Ergebnis als Prozentwert der Übereinstimmung zurück. 100% bedeutet demnach perfekte Übereinstimmung.
Alternativ kann der schwächere SSD Algorithmus verwendet werden. Link: SSD

Delphi-Quellcode:

type
  PRGBTripleArray = ^TRGBTripleArray;
  TRGBTripleArray = array [0..31] of TRGBTriple;

Delphi-Quellcode:

function RGB2TColor(const R, G, B: Byte): Integer;
begin
  // convert hexa-decimal values to RGB
  Result := R + G shl 8 + B shl 16;
end;

Delphi-Quellcode:

procedure TColor2RGB(const Color: TColor; var R, G, B: Byte);
begin
  // convert hexa-decimal values to RGB
  R := Color and $FF;
  G := (Color shr 8) and $FF;
  B := (Color shr 16) and $FF;
end;

Delphi-Quellcode:

// ZeroMeanNormalizedCross-Correlation (ZNCC) (wird MAXIMAL bei guter Übereinstimmung)

function TForm1.ZNCC(Bild1, Bild2: TBitmap):Single;
var
  x, y:integer;
  P1,P2:array[0..31] of PRGBTripleArray;

  a, b, zaehler, nenner1, nenner2, nenner, summe1, summe2, mean1, mean2:single;

  ZNCCvalue:Extended;
begin
  // ZeroMeanNormalizedCross-Correlation (ZNCC) (wird MAXIMAL bei guter Übereinstimmung)
  zaehler:=0.0;
  nenner1:=0.0;
  nenner2:=0.0;
  summe1:=0.0;
  summe2:=0.0;

  // Bildformat auf 24bit setzen (also ohne Alpha-Kanal)
  Bild1.PixelFormat := pf24bit;
  Bild2.PixelFormat := pf24bit;

  // Summen bilden
  for y:=0 to Bild1.Height-1 do
  begin
    P1[y]:=Bild1.ScanLine[y];
    P2[y]:=Bild2.ScanLine[y];

    for x:=0 to Bild1.Width-1 do
    begin
      summe1:=summe1+RGB2TColor(P1[y][x].rgbtRed, P1[y][x].rgbtGreen, P1[y][x].rgbtBlue);
      summe2:=summe2+RGB2TColor(P2[y][x].rgbtRed, P2[y][x].rgbtGreen, P2[y][x].rgbtBlue);
    end;
  end;

  mean1:=(1/power((Bild1.Width-1)+(Bild1.Height-1)+1,2))*summe1;
  mean2:=(1/power((Bild1.Width-1)+(Bild1.Height-1)+1,2))*summe2;
  for x:=0 to Bild1.Width-1 do
  begin
    for y:=0 to Bild1.Height-1 do
    begin
      a:=RGB2TColor(P1[y][x].rgbtRed, P1[y][x].rgbtGreen, P1[y][x].rgbtBlue)-mean1;
      b:=RGB2TColor(P2[y][x].rgbtRed, P2[y][x].rgbtGreen, P2[y][x].rgbtBlue)-mean2;
      zaehler:=zaehler+(a*b);
      nenner1:=nenner1+power(a, 2);
      nenner2:=nenner2+power(b, 2);
    end;
  end;
  nenner:=sqrt(nenner1*nenner2);

  if nenner>0 then
    ZNCCvalue:=zaehler/nenner
  else
    ZNCCvalue:=0.0;

  result:=ZNCCvalue*100;
end;

Der Code hat bei mir gut funktioniert. Anbei auch nochmal der Original-Algorithmus.

viel Erfolg,
Christian

Edit: Verwendung von .Pixels auf .ScanLine geändert. Durchlaufgeschwindigkeit bei Vergleich von 500 Dateien mit 32x32px <120ms auf einem Core2Duo mit 2,4Ghz