用JavaScript来计算两个图像的相似度

Leck1e 发布于2019-08-26 10:31 / 1213人阅读

摘要：最近看了阮一峰老师的相似图片搜索的原理二，其中介绍了通过内容特征法来对比两个图片的相似性。不知道是不是哪步出错了，感觉用这个方法计算出来的结果并不理想

最近看了阮一峰老师的相似图片搜索的原理（二），其中介绍了通过内容特征法来对比两个图片的相似性。

大致步骤：

把图片都缩放到50x50大小

转成灰度图片

利用"大津法"（Otsu"s method）确定阈值

通过阈值再对图片进行二值化

对比两个图片对应位置像素，得出结果

接下来，看看用JS怎么实现上面的步骤，理论部分就不多介绍了，还是看相似图片搜索的原理（二）

首先，对图片数据进行操作当然要使用canvas，所以先创建一个画布和它的绘图上下文

const canvas = document.createElement("canvas")
const context = canvas.getContext("2d")

把图片缩放渲染到画布，得到图片像素数据：

function toZoom() {
  canvas.width = 50
  canvas.height = 50

  const img = new Image
  img.onload = function () {
    context.drawImage(this, 0, 0, this.width, this.height, 0, 0, 50, 50)
    const imageData = context.getImageData(0, 0, 50, 50)
  }
  img.src = "test.jpg"
}

图片灰度化，灰度就是图片每个像素的r、g、b设置相同的值，计算每个像素的值的方法有很多，这里使用加权算法：

function toGray() {
  const grayData = []
  const data = imageData.data
  canvas.width = 50
  canvas.height = 50

  for (let i = 0; i < data.length; i += 4) {
    const gray = data[i] * .299 + data[i + 1] * .587 + data[i + 2] * .114 | 0
    data[i] = data[i + 1] = data[i + 2] = gray
    grayData.push(gray)
  }

  context.putImageData(imageData, 0, 0)

  return grayData
}

在对图片二值化，使之变成黑白图片之前，要先确定一个阈值，根据这个阈值对图片二值化，能使图片的轮廓最明显。
文章中提到了通过"大津法"（Otsu"s method）来求得这个阈值，并给了一个实例网站，提供了Java版算法，用JS改写：

function toOtsu() {
  let ptr = 0
  let histData = Array(256).fill(0) // 记录0-256每个灰度值的数量，初始值为0
  let total = grayData.length

  while (ptr < total) {
    let h = 0xFF & grayData[ptr++]
    histData[h]++
  }

  let sum = 0        // 总数(灰度值x数量)
  for (let i = 0; i < 256; i++) {
    sum += i * histData[i]
  }


  let wB = 0         // 背景（小于阈值）的数量
  let wF = 0         // 前景（大于阈值）的数量
  let sumB = 0       // 背景图像（灰度x数量）总和
  let varMax = 0     // 存储最大类间方差值
  let threshold = 0  // 阈值

  for (let t = 0; t < 256; t++) {
    wB += histData[t]       // 背景（小于阈值）的数量累加
    if (wB === 0) continue
    wF = total - wB         // 前景（大于阈值）的数量累加
    if (wF === 0) break

    sumB += t * histData[t] // 背景（灰度x数量）累加

    let mB = sumB / wB          // 背景（小于阈值）的平均灰度
    let mF = (sum - sumB) / wF  // 前景（大于阈值）的平均灰度

    let varBetween = wB * wF * (mB - mF) ** 2  // 类间方差

    if (varBetween > varMax) {
      varMax = varBetween
      threshold = t
    }
  }

  return threshold
}

根据上面求得的阈值进行二值化，小于阈值的灰度值为0，大于阈值的灰度值为255：

function toBinary() {
  const threshold = toOtsu(grayData, index)
  const imageData = context.createImageData(50, 50)
  const data = imageData.data
  const temp = []

  grayData.forEach((v, i) => {
    let gray = v > threshold ? 255 : 0
    data[i * 4] = data[i * 4 + 1] = data[i * 4 + 2] = gray
    data[i * 4 + 3] = 255
    temp.push(gray > 0 ? 0 : 1)
  })

  canvas.width = 50
  canvas.height = 50
  context.putImageData(imageData, 0, 0)
}

最后计算两个图像每个像素的值相同的占总数的百分比。

function toCompare() {
  let sameCount = 0
  // img1_data
  // img2_data

  const total = img1_data.length
  for (let i = 0; i < total; i++) {
    sameCount += img1_data[i] === img2_data[i]
  }

  console.log((sameCount / total * 100).toLocaleString() + "%")
}

不知道是不是哪步出错了，感觉用这个方法计算出来的结果并不理想

云服务器 GPU云服务器图像相似度对比最好的文本相似度算法字符串的相似度算法语义相似度

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