а у вас скалировка и поворот разрешены? А затененность?

Если да, то сравнивать надо через особые точки - например те, у которых градиент цвета сильно большой. Ищите такие точки на одной картинке и на другой, и потом ищете как набор этих точек перемаппить один в другой. Гуглится все через edge detection and mapping.

Если сдвиги маленькие - надо делать так называемый optical flow - на пальцах там да - газодинамика для цвета, решаем задачу как если бы у вас цвета поплыли, на практике - тонны кода, желательно понимать хотя бы основы CFD и основы edge detection (с ним многие вещи делать проще).

Если поворотов нет, но только паттерны - ищем прямоугольничек в маленькой картинке и его Фурьем на большую множим. Вычислительная сложность не большая, работает довольно надежно. Если прямоугольничек сделать сложно, тогда или набор прямоугольничков, или в лоб. Можно иерархически - типа пиксели размазал и большими квадратиками нашел что-то и там дальше внутри ищешь поточнее.

Если есть возможность скормить в что-то готовое, лучше именно скормить, потому, что в ручную все это программировать или тырить по гитхабам и склеивать - можно застрелиться особенно если до этого этими задачами не занимался.