Если у вас есть база данных с тем, как выглядят фрагменты, вы можете использовать взаимную корреляцию, чтобы найти их на рисунке.
В одном из моих проектов я использую Cross Correlation, чтобы найти известный фрагмент звука в аудиофайле, вы можете проверить мой вопрос на эту тему. В вопросе я предоставил свое решение. Прочитайте принятый ответ для некоторого фона.