石材大板纹理图像个性化生成方法、装置及可读介质与流程

1.本发明涉及石材智能化加工领域，具体涉及一种石材大板纹理图像个性化生成方法、装置及可读介质。


背景技术：

2.石材大板是由矿山上开采的荒料经过锯切、补胶、加固、抛光等工序而形成的一种建筑装饰材料，它具有优雅美观、安全耐用、自然大气等特点，在日常生活中应用广泛，如房子内部地板和背景墙、餐桌、橱柜等等，让生活更加贴近自然，富含艺术气息。石材纹理作为石材大板的一部分，无疑是增加了其美感和浓厚的艺术气息，在成千上万的石材大板中很难找出拥有相同纹理的两块大板，可见大自然的鬼斧神工让每一块石材的纹理都与众不同，而其表现出来的自然之美也独一无二，这让石材之美更加神秘。
3.随着人们生活水平的不断提高，人们对生活品质的追求也越来越强烈，包括对石材图案的审美等，于是拥有丰富纹理且质量可靠的天然石材便成了建筑装饰的重要选择材料。而在石材大板进入千家万户成为建筑装饰材料之前都需要经历的一个过程是设计排版，其作用便是根据石材的纹理来设计各板块之间的位置和连接关系，以达到更具美感的图案效果。因此，石材的设计排版过程对于发挥石材纹理的价值、彰显石材之美具有举足轻重的作用，高质量和高效率的设计排版对于石材产品而言有如画龙点睛一般。
4.目前关于纹理图案设计排版的方法有两种：一种是通过从矿山上采集获取天然的图案，而拥有这种图案的石材在开采时便确定了后期的切割、磨削、抛光等工作，直至其纹理图案完整地展现出来。然而天然的石材纹理图案是经过亿万年的地质运动才得以形成的，它们是一种稀缺的资源，是一种天生的美，这是无法通过后期的加工来实现的，因此拥有天然纹理图案的石材往往也是对应着昂贵的市场价格，让人们求而不得和可望而不可及；另一种是人工cad排版，工人根据经验从一定数量的石材大板中通过选取其纹理来设计一些图案，并对其进行排版，这种方式只能从有限量的石材大板中进行挑选设计，对工人的经验要求较高、效率较低、受主观因素的影响较大。


技术实现要素：

5.针对上述提到的石材大板定制化难度高、经验要求较高、效率较低、受主观因素的影响较大等问题。本技术的实施例的目的在于提出了一种石材大板纹理图像个性化生成方法、装置及可读介质来解决以上背景技术部分提到的技术问题。
6.第一方面，本发明提供了一种石材大板纹理图像个性化生成方法，包括以下步骤：
7.s1，获取第一图像，将第一图像的尺寸调整为目标尺寸，得到第二图像，并于第二图像上建立坐标系；
8.s2，将第二图像分割成若干个第三图像，并得到第三图像在第二图像中的位置坐标，提取第三图像的图像特征；
9.s3，获取石材大板图像，将第三图像与石材大板图像进行相似度比对，得到相似
度，并记录该相似度最高所对应的位置区域在石材大板图像上的位置坐标及其对应的石材大板信息；
10.s4，重复步骤s3，所有第三图像与所有石材大板图像进行对比，得到相似度结果；
11.s5，根据相似度结果，确定所有第三图像对应的相似度最高的石材大板信息，根据石材大板信息生成对应的石材大板的调取指令，根据相似度最高所对应的位置区域在石材大板图像上的位置坐标生成加工指令，根据调取指令调取石材大板，并根据加工指令对石材大板进行加工，得到加工石材板块，若干加工石材板块进行拼接后可得到与第一图像对应的拼接石材板。
12.作为优选，步骤s3具体包括：
13.s31，在石材大板图像上选择与第三图像相同尺寸的滑动窗口；
14.s32，将滑动窗口内的图像与第三图像进行相似度比对；
15.s33，以预设像素步长移动滑动窗口，重复步骤s32，得到每个第三图像与石材大板图像上的各个位置区域的相似度，将相似度的最高值结合石材大板信息和各个位置区域的位置坐标得到相似度结果信息。
16.作为优选，步骤s32具体包括：
17.通过下式计算滑动窗口内的图像与第三图像的余弦相似度：
[0018][0019]
其中，xi、yi分别为第三图像和滑动窗口内的图像对应的第i个图像特征，i＝1,2,
…
,n；
[0020]
通过下式计算滑动窗口内的图像与第三图像的结构相似度：
[0021][0022]
其中，x,y分别为第三图像和滑动窗口内的图像，u
x
、uy、σ
x
、σy、σ
xy
分别为第三图像的均值、滑动窗口内的图像的均值、第三图像的方差、滑动窗口内的图像的方差、第三图像和滑动窗口内的图像的协方差，c1、c2为非零的常数；
[0023]
通过下式计算滑动窗口内的图像与第三图像的直方图相似度：
[0024][0025]
其中，k为1或2，n表示直方图中bins的数量，i表示对应的指标值，h1为第三图像的直方图，h2为滑动窗口内的图像的直方图；
[0026]
通过下式计算综合相似度：
[0027]
r(x,y)＝w
0 cosθ w1ssim(x,y) w2d(h1,h2)；
[0028]
其中，wi为对应相似度的权重。
[0029]
作为优选，步骤s5若干加工石材板块进行拼接，具体包括：
[0030]
根据第三图像在第二图像中的位置坐标将若干加工石材板块进行拼接，得到拼接石材板。
[0031]
作为优选，步骤s2中提取第三图像的图像特征，具体包括：
[0032]
根据第三图像中每个像素对应不同颜色通道的值，得到色彩信息；
[0033]
根据第三图像中每个像素及其周围空间领域的灰度分布，得到其纹理信息；
[0034]
综合色彩信息和纹理信息得到第三图像的图像特征。
[0035]
作为优选，第一图像的尺寸需符合石材大板拼接的范围，第一图像的颜色需在已开发出的石材大板各种类颜色综合范围内，第一图像上的图案线条需符合石材大板的纹理特征。
[0036]
作为优选，石材大板图像存储在石材大板数据库中，石材大板数据库存储的内容还包括石材大板图像特征信息、石材大板图像的尺寸信息、存放信息，将石材大板图像及其相关内容映射到二维码中，以二维码作为调取石材大板图像及其相关信息的识别凭证。
[0037]
第二方面，本发明提供了一种石材大板纹理图像个性化生成装置，包括：
[0038]
图像调整模块，被配置为获取第一图像，将第一图像的尺寸调整为目标尺寸，得到第二图像，并于第二图像上建立坐标系；
[0039]
图像分割模块，被配置为将第二图像分割成若干个第三图像，并得到第三图像在第二图像中的位置坐标，提取第三图像的图像特征；
[0040]
对比模块，被配置为获取石材大板图像，将第三图像与石材大板图像进行相似度比对，得到相似度，并记录该相似度最高所对应的位置区域在石材大板图像上的位置坐标及其对应的石材大板信息；
[0041]
重复模块，被配置为重复执行对比模块，所有第三图像与所有石材大板图像进行对比，得到相似度结果；
[0042]
加工控制模块，被配置为根据相似度结果，确定所有第三图像对应的相似度最高的石材大板信息，根据石材大板信息生成对应的石材大板的调取指令，根据相似度最高所对应的位置区域在石材大板图像上的位置坐标生成加工指令，根据调取指令调取石材大板，并根据加工指令对石材大板进行加工，得到加工石材板块，若干加工石材板块进行拼接后可得到与第一图像对应的拼接石材板。
[0043]
第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。
[0044]
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。
[0045]
相比于现有技术，本发明的有益效果如下：
[0046]
(1)本发明提出的石材大板纹理图像个性化生成方法能够根据客户提供的图案利用先进的技术从庞大的数据库中检测出与其组成部分具有相似性的位置区域，从而完成整个目标图案的检索，能够提高在设计排版的质量和效率，能够更加充分地利用石材的纹理，创造出更能满足人们的审美需求的纹理图案。
[0047]
(2)本发明提出的石材大板纹理图像个性化生成方法通过计算机智能选材排版，无需人工进行实地选材及排版，简化了流程并且降低了劳动强度。
[0048]
(3)本发明提出的石材大板纹理图像个性化生成方法能够解决人们对石材纹理图案的需求及填补市场关于石材天然纹理组合成图案产品具有重大的意义，同时还能够提高石材大板的附加值，促进产业数字化的转型升级。
附图说明
[0049]
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
[0050]
图1示出了本技术的实施例的石材大板纹理图像个性化生成方法的流程示意图；
[0051]
图2示出了传统的石材加工排版路线图与本技术的实施例的路线图；
[0052]
图3示出了本技术的实施例的石材大板纹理图像个性化生成方法的第二图像分解为第三图像的示意图；
[0053]
图4示出了本技术的实施例的石材大板纹理图像个性化生成方法的第三图像的相似度匹配示意图；
[0054]
图5示出了本技术的实施例的石材大板纹理图像个性化生成方法的石材大板的切割示意图；
[0055]
图6示出了本技术的实施例的石材大板纹理图像个性化生成装置的示意图。
具体实施方式
[0056]
下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。应当注意到，附图中的部件的尺寸以及大小并不是按照比例的，可能会为了明显示出的原因突出显示了某些部件的大小。
[0057]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0058]
参考图1，本技术的实施例提出了一种石材大板纹理图像个性化生成方法，包括以下步骤：
[0059]
s1，获取第一图像，将第一图像的尺寸调整为目标尺寸，得到第二图像，并于第二图像上建立坐标系。
[0060]
在具体的实施例中，第一图像的尺寸需符合石材大板拼接的范围，第一图像的颜色需在已开发出的石材大板各种类颜色综合范围内，第一图像上的图案线条需符合石材大板的纹理特征。
[0061]
具体的，如图2所示为本发明的专利方案与传统方案的对比图，第一图像上具有目标图案，可根据用户的喜好和需求进行选取，但是其选取需符合一定的要求，首先，其尺寸要符合石材大板拼接的范围；其次，其颜色要在目前已开发出的石材大板各种类颜色综合范围内；最后，其图案线条要符合石材大板的纹理特征。因此需要对第一图像的尺寸进行调整，调整后的第二图像符合铺放尺寸，铺放尺寸根据用户具体希望该第一图像最终的铺贴面积确定，调整后便于后续与石材大板数据库中的石材大板图像进行对比分析。
[0062]
s2，将第二图像分割成若干个第三图像，并得到第三图像在第二图像中的位置坐标，提取第三图像的图像特征。
[0063]
在具体的实施例中，步骤s2中提取第三图像的图像特征，具体包括：
[0064]
根据第三图像中每个像素对应不同颜色通道的值，得到色彩信息；
[0065]
根据第三图像中每个像素及其周围空间领域的灰度分布，得到其纹理信息；
[0066]
综合色彩信息和纹理信息得到第三图像的图像特征。
[0067]
具体的，参考图3，按照不同尺寸规格将第二图像分解，得到第三图像，由于不同的规格尺寸的第三图像在石材大板图像数据库中所分析对比出来的效果是不一样的，其最终生成的拼接图案也会有所差异。具体可采用图像放大技术中的s-spline xl算法将第二图像按照需要铺放的面积大小进行放大处理，将其尺寸放大到与铺放面积同等大小。
[0068]
s3，获取石材大板图像，将第三图像与石材大板图像进行相似度比对，得到相似度，并记录该相似度最高所对应的位置区域在石材大板图像上的位置坐标及其对应的石材大板信息。
[0069]
在具体的实施例中，石材大板图像存储在石材大板数据库中，石材大板数据库存储的内容还包括石材大板图像特征信息、石材大板图像的尺寸信息、存放信息，将石材大板图像及其相关内容映射到二维码中，以二维码作为调取石材大板图像及其相关内容的识别凭证。
[0070]
具体的，矿山上开采的荒料经过锯切、补胶、抛光、加固等加工工序处理形成的石材大板，进入仓库时利用专门的图像采集系统对入库的石材大板的信息进行收集，最终形成石材大板数据库。石材大板数据库存储的内容包括石材大板图像、石材大板图像特征信息、石材大板图像的尺寸信息、石材大板将要储存在石材板材库中的位置信息等，并将这些信息映射到二维码中，每一块石材大板都将附有包含其信息的二维码，以便后续抽取所需要的石材大板。
[0071]
在具体的实施例中，步骤s3具体包括：
[0072]
s31，在石材大板图像上选择与第三图像相同尺寸的滑动窗口；
[0073]
s32，将滑动窗口内的图像与第三图像进行相似度比对；
[0074]
s33，以预设像素步长移动滑动窗口，重复步骤s32，得到每个第三图像与石材大板图像上的各个位置区域的相似度，将相似度的最高值结合石材大板信息和各个位置区域的位置坐标得到相似度结果信息。
[0075]
在具体的实施例中，步骤s32具体包括：
[0076]
通过下式计算滑动窗口内的图像与第三图像的余弦相似度：
[0077][0078]
其中，xi、yi分别为第三图像和滑动窗口内的图像对应的第i个图像特征，i＝1,2,
…
,n；
[0079]
通过下式计算滑动窗口内的图像与第三图像的结构相似度：
[0080][0081]
其中，x,y分别为第三图像和滑动窗口内的图像，u
x
、uy、σ
x
、σy、σ
xy
分别为第三图像的均值、滑动窗口内的图像的均值、第三图像的方差、滑动窗口内的图像的方差、第三图像和滑动窗口内的图像的协方差，c1、c2为非零的常数；
[0082]
通过下式计算滑动窗口内的图像与第三图像的直方图相似度：
[0083][0084]
其中，k为1或2，n表示直方图中bins的数量，i表示对应的指标值，h1为第三图像的直方图，h2为滑动窗口内的图像的直方图；
[0085]
通过下式计算综合相似度：
[0086]
r(x,y)＝w
0 cosθ w1ssim(x,y) w2d(h1,h2)；
[0087]
其中，wi为对应相似度的权重。
[0088]
具体的，参考图4，分解出的第三图像可以与石材大板数据库中的任意大板按照任意的位置和方向进行匹配，第三图像的作用相当于图像模板，而石材大板图像则是匹配区域，以石材大板图像的轮廓建立坐标系，即以石材大板图像的上边界为x轴，左边为y轴。第三图像在石材大板图像的轮廓范围内按照一定的像素步长与其进行对比，并且按照相似度计算方法计算各位置区域的相似度，找到相似度最高的位置区域及其在石材大板图像上的位置坐标。
[0089]
s4，重复步骤s3，所有第三图像与所有石材大板图像进行对比，得到相似度结果。
[0090]
具体的，在与石材大板图像数据库中的所有石材大板图像匹配完成之后，将记录的相似度最高的位置区域的位置坐标和其对应的石材大板图像的信息导出。将第三图像在各个石材大板图像的各个位置区域的相似度按照：石材大板信息 匹配区域的位置信息 相似度最高值的模式记录保存到相应第三图像的列表中，形成相似度结果。
[0091]
s5，根据相似度结果，确定所有第三图像对应的相似度最高的石材大板信息，根据石材大板信息生成对应的石材大板的调取指令，根据相似度最高所对应的位置区域在石材大板图像上的位置坐标生成加工指令，根据调取指令调取石材大板，并根据加工指令对石材大板进行加工，得到加工石材板块，若干加工石材板块进行拼接后可得到与第一图像对应的拼接石材板。
[0092]
在具体的实施例中，步骤s5若干加工石材板块进行拼接，具体包括：
[0093]
根据第三图像在第二图像中的位置坐标将若干加工石材板块进行拼接，得到拼接石材板。
[0094]
具体的，参考图5，根据相似度结果，将所有第三图像对应的相似度最高的石材大板从石材仓库中取出，并且将相似度最高的板块的位置区域信息导入到智能加工端，将对应的石材板块加工出来。根据加工出来的石材板块对应的第三图像在第二图像中的位置进行铺贴摆放，完成目标图案的定制。
[0095]
本技术的实施例所提供的石材大板纹理图像个性化生成方法是围绕着设计排版工序并充分利用现代先进算法和技术来完成设计排版的一项新技术。根据用户提供的图案，利用智能算法从石材大板数据库中检测出与其组成部分具有一定相似性的区域，完成整个图案检索，实现纹理图案的个性化定制，最终实现了智能设计排版。其图像的形成是利用目前已存在于石材仓库中的大板来进行拼接的，这些石材大板都已经由图像采集系统采集到了对应的石材大板数据库中。将具有目标图案的第二图像以一定的规格尺寸进行分解，将每一张分解的小块图片与石材数据库中的所有石材大板图像的全部区域根据颜色和纹理等信息进行对比，利用传统的机器学习或者深度学习等与图像处理相关的算法来计算
相似度，并且对相似度进行统计，最终将相似度最高的部分作为后续拼接的石材板块。石材大板拼接成目标图像的依据是从石材大板数据库里寻找与第二图像分解后的第三图像相似度最高的位置区域，将这些位置区域作为最终拼接目标图案的石材板块。
[0096]
进一步参考图6，作为对上述各图所示方法的实现，本技术提供了一种石材大板纹理图像个性化生成装置的一个实施例，该装置实施例与图2所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。
[0097]
本技术实施例提供了一种石材大板纹理图像个性化生成装置，包括：
[0098]
图像调整模块1，被配置为获取第一图像，将第一图像的尺寸调整为目标尺寸，得到第二图像，并于第二图像上建立坐标系；
[0099]
图像分割模块2，被配置为将第二图像分割成若干个第三图像，并得到第三图像在第二图像中的位置坐标，提取第三图像的图像特征；
[0100]
对比模块3，被配置为获取石材大板图像，将第三图像与石材大板图像进行相似度比对，得到相似度，并记录该相似度最高所对应的位置区域在石材大板图像上的位置坐标及其对应的石材大板信息；
[0101]
重复模块4，被配置为重复执行对比模块3，所有第三图像与所有石材大板图像进行对比，得到相似度结果；
[0102]
加工控制模块5，被配置为根据相似度结果，确定所有第三图像对应的相似度最高的石材大板信息，根据石材大板信息生成对应的石材大板的调取指令，根据相似度最高所对应的位置区域在石材大板图像上的位置坐标生成加工指令，根据调取指令调取石材大板，并根据加工指令对石材大板进行加工，得到加工石材板块，若干加工石材板块进行拼接后可得到与第一图像对应的拼接石材板。
[0103]
附图中的流程图和框图，图示了按照本技术各种实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的装置来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0104]
描述于本技术实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中。
[0105]
在本技术的描述中，需要理解的是，措词“包括”并不排除在权利要求未列出的元件或步骤的存在。元件前面的措词“一”或“一个”并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于改进。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制范围。以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。
[0106]
本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术
特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。