OpenCV - это грамотная библиотека алгоритмов изображений. Я бы порекомендовал EmGuCV как обертку C #:
http://www.emgu.com/
Сравнение изображений довольно сложно, и вы должны быть более конкретны в своем вопросе, чтобы получить хороший и конкретный ответ. Я предполагаю, что вы хотите игнорировать вещи как различные уровни яркости, контрастности и перевода ...
Один простой способ поиска изображения в изображении (если поворот не применяется) - это использовать маленькое изображение в качестве ядра и использовать свертку для получения наилучшего соответствия в изображении. Порог или применить процентную шкалу (я рекомендую нелинейный) для ответа, и у вас есть достойный фильтр.