石材大板图案智能生成方法、装置及可读介质与流程

1.本发明涉及石材智能加工领域，具体涉及一种石材大板图案智能生成方法、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以下两种：
5.(1)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；
6.(2)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：

7.针对上述提到的技术问题。本技术的实施例的目的在于提出了一种石材大板图案智能生成方法、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，可以实现石材大板纹理图案的多样化组合，通过从石材大板数据库中的批量选取并且按规则摆放，最终实现多种观赏性的石材纹理图案。
8.第一方面，本技术的实施例提供了一种石材大板图案智能生成方法，包括以下步骤：
9.s1，获取石材大板图像，根据石材大板图像和可组合成预设图案的图像进行相似度比对，得到相似度，并将石材大板图像及其对应的石材大板信息、该相似度最高所对应的
区域及其在石材大板图像上的位置坐标存储在石材大板数据库中；
10.s2，重复步骤s1，将可组合成预设图案的所有图像与所有石材大板图像进行对比，得到相似度结果；
11.s3，将石材大板数据库中的石材大板图像输入经训练的图案组合模型，得到由分别从若干石材大板图像中提取的若干拼接图像构成的组合方案，通过组合方案拼接得到石材画，并构成石材画数据库；
12.s4，获取用户在石材画数据库中选取的指定石材画，确定构成指定石材画的若干拼接图像及其分别对应的石材大板信息，根据石材大板信息生成对应的石材大板的调取指令，根据拼接图像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指定石材画对应的拼接石材板。
13.作为优选，图案组合模型的训练过程如下：
14.收集指导图像，将指导图像分解成若干组成元素，并构成若干组合方案，将指导图像与对应的组合方案构成训练数据；
15.采用训练数据训练图案组合模型，得到经训练的图案组合模型。
16.作为优选，图案组合模型包括disco diffusion模型。
17.作为优选，步骤s1具体包括：
18.s11，在石材大板图像上选择对比核内的子图像；
19.s12，将子图像与可组合成预设图案的图像进行相似度比对；
20.s13，以预设像素步长移动对比核，或者调整对比核的大小，重复步骤s12，得到石材大板图像上的各个位置区域与可组合成预设图案的图像的相似度，将相似度的最高值结合石材大板信息及其对应区域的位置坐标得到相似度结果。
21.作为优选，步骤s12具体包括：
22.通过下式计算对比核内的图像与可组合成预设图案的图像的余弦相似度：
[0023][0024]
其中，xi、yi分别为可组合成预设图案的图像和对比核内的图像对应的第i个图像特征，i＝1,2,
…
,n；
[0025]
通过下式计算对比核内的图像与可组合成预设图案的图像的结构相似度：
[0026][0027]
其中，x,y分别为可组合成预设图案的图像和对比核内的图像，u
x
、uy、σ
x
、σy、σ
xy
分别为可组合成预设图案的图像的均值、对比核内的图像的均值、可组合成预设图案的图像的方差、对比核内的图像的方差、可组合成预设图案的图像和对比核内的图像的协方差，c1、c2为非零的常数；
[0028]
通过下式计算对比核内的图像与可组合成预设图案的图像的直方图相似度：
[0029]
[0030]
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为可组合成预设图案的图像的直方图，h2为对比核内的图像的直方图；
[0031]
通过下式计算综合相似度：
[0032]
r(x,y)＝w
0 cosθ w1ssim(x,y) w2d(h1,h2)；
[0033]
其中，wi为对应相似度的权重。
[0034]
作为优选，石材大板数据库存储的内容还包括石材大板在石材仓库中的存放信息，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。
[0035]
作为优选，步骤s4若干加工石材板块进行拼接，具体包括：
[0036]
根据拼接图像在指定石材画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。
[0037]
第二方面，本发明提供了一种石材大板图案智能生成装置，包括：
[0038]
相似度计算模块，被配置为获取石材大板图像，根据石材大板图像和可组合成预设图案的图像进行相似度比对，得到相似度，并将石材大板图像及其对应的石材大板信息、该相似度最高所对应的区域及其在石材大板图像上的位置坐标存储在石材大板数据库中；
[0039]
重复模块，被配置为重复执行相似度计算模块，将可组合成预设图案的所有图像与所有石材大板图像进行对比，得到相似度结果；
[0040]
组合方案生成模块，被配置为将石材大板数据库中的石材大板图像输入经训练的图案组合模型，得到由分别从若干石材大板图像中提取的若干拼接图像构成的组合方案，通过组合方案拼接得到石材画，并构成石材画数据库；
[0041]
加工控制模块，被配置为获取用户在石材画数据库中选取的指定石材画，确定构成指定石材画的若干拼接图像及其分别对应的石材大板信息，根据石材大板信息生成对应的石材大板的调取指令，根据拼接图像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指定石材画对应的拼接石材板。
[0042]
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。
[0043]
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。
[0044]
相比于现有技术，本发明的有益效果如下：
[0045]
(1)本发明提出的石材大板图案智能生成方法通过分析石材大板数据库中的所有石材大板图像的各个位置区域，计算所有石材大板图像的各个位置区域与各种观赏性图案或观赏性图案的组成部分的相似度，利用图案组合模型学习到的经验将这些石材图案按照某种题材的画为目标进行排列组合，形成石材画，供客户选择。
[0046]
(2)本发明提出的石材大板图案智能生成方法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]
(3)本发明提出的石材大板图案智能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。其通过利用先进的技术从庞大的数据库中检测出含有丰富的内容的位置区域，再基于此生成新的石材纹理图案，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
[0048]
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。
[0049]
图1示出了本技术的实施例的石材大板图案智能生成方法的流程示意图；
[0050]
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；
[0051]
图3和图4示出了本技术的实施例的石材大板图案智能生成方法的从不同的石材大板图像中选取拼接图像构成组合方案的示意图；
[0052]
图5示出了本技术的实施例的石材大板图案智能生成方法的石材大板的切割示意图；
[0053]
图6示出了本技术的实施例的石材大板图案智能生成装置的示意图。
具体实施方式
[0054]
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。
[0055]
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。
[0056]
参考图1，本技术的实施例提出了一种石材大板图案智能生成方法，包括以下步骤：
[0057]
s1，获取石材大板图像，根据石材大板图像和可组合成预设图案的图像进行相似度比对，得到相似度，并将石材大板图像及其对应的石材大板信息、该相似度最高所对应的区域及其在石材大板图像上的位置坐标存储在石材大板数据库中。
[0058]
s2，重复步骤s1，将可组合成预设图案的所有图像与所有石材大板图像进行对比，得到相似度结果。
[0059]
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，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，进入石材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仓库中的位置信息等，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。以石材大板图的上边界为x轴，下边界为y轴建立坐标系，以像素为单位建立二维坐标系。指定一种大小的对比
核以及对比核的滑动步长，给定一种颜色处理规则和一种纹理特征的描述方法，对比核的大小及其滑动步长都是以像素为单位。基于坐标系，令对比核按照滑动步长进行滑动，分析石材大板数据库中所有石材大板图像的各个位置区域图案的颜色和纹理特征，具体步骤包括：
[0060]
根据石材大板图像的各个位置区域图案中每个像素对应不同颜色通道的值，得到色彩信息；
[0061]
根据石材大板图像的各个位置区域图案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；
[0062]
综合色彩信息和纹理信息得到石材大板图像的各个位置区域图案的图像特征。
[0063]
在可组成预设图案的图像与石材大板图像的对比核内的图像进行相似度计算过程中采用图像特征进行比对，计算出所有石材大板图像的各个位置区域与可组成预设图案的图像的相似度，由于可组成预设图案的图像是后续组成石材画中的一个图像元素，因此后续可根据该相似度最高的区域部分组合成与石材画图案对应的拼接石材板。
[0064]
在具体的实施例中，步骤s1具体包括：
[0065]
s11，在石材大板图像上选择对比核内的子图像；
[0066]
s12，将子图像与可组合成预设图案的图像进行相似度比对；
[0067]
s13，以预设像素步长移动对比核，或者调整对比核的大小，重复步骤s12，得到石材大板图像上的各个位置区域与可组合成预设图案的图像的相似度，将相似度的最高值结合石材大板信息及其对应区域的位置坐标得到相似度结果。
[0068]
在具体的实施例中，步骤s12具体包括：
[0069]
通过下式计算对比核内的图像与可组合成预设图案的图像的余弦相似度：
[0070][0071]
其中，xi、yi分别为可组合成预设图案的图像和对比核内的图像对应的第i个图像特征，i＝1,2,
…
,n；
[0072]
通过下式计算对比核内的图像与可组合成预设图案的图像的结构相似度：
[0073][0074]
其中，x,y分别为可组合成预设图案的图像和对比核内的图像，u
x
、uy、σ
x
、σy、σ
xy
分别为可组合成预设图案的图像的均值、对比核内的图像的均值、可组合成预设图案的图像的方差、对比核内的图像的方差、可组合成预设图案的图像和对比核内的图像的协方差，c1、c2为非零的常数；
[0075]
通过下式计算对比核内的图像与可组合成预设图案的图像的直方图相似度：
[0076][0077]
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为可组合成预设图案的图像的直方图，h2为对比核内的图像的直方图；
[0078]
通过下式计算综合相似度：
[0079]
r(x,y)＝w
0 cosθ w1ssim(x,y) w2d(h1,h2)；
[0080]
其中，wi为对应相似度的权重。
[0081]
具体的，参考图4，可组合成预设图案的图像可以为各种观赏性图案或观赏性图案的组成部分，可以与石材大板数据库中的任意石材大板图像按照任意的位置和方向进行匹配，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。在石材大板图像的轮廓范围内按照任意的位置和方向与可组合成预设图案的图像进行对比，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。同样，可组合成预设图案的图像也经过特征提取，寻找出石材大板图像上与各种观赏性图案或观赏性图案的组成部分相似度最高的部分，后续以这些部分作为拼接图案，形成具有各种各样组合方式的石材画。
[0082]
s3，将石材大板数据库中的石材大板图像输入经训练的图案组合模型，得到由分别从若干石材大板图像中提取的若干拼接图像构成的组合方案，通过组合方案拼接得到石材画，并构成石材画数据库。
[0083]
在具体的实施例中，图案组合模型的训练过程如下：
[0084]
收集指导图像，将指导图像分解成若干组成元素，并构成若干组合方案，将指导图像与对应的组合方案构成训练数据；
[0085]
采用训练数据训练图案组合模型，得到经训练的图案组合模型。
[0086]
在具体的实施例中，图案组合模型包括disco diffusion模型。该图案组合模型利用机器学习和深度学习技术学习每个指导图像的组合元素和组合方案，该图案组合模型包括但不局限于：cnn(卷积神经网络)、bfs(广度优先搜索)、a*搜索算法、yolo等等。该图案组合模型应该要具有识别和评估石材大板中的图案，并具有根据所学习到的经验将这些元素进行组合，形成一幅石材画的作用。参考图3和图4，可从不同的石材大板图像中找到具有特定元素的拼接图像，将多个拼接图像进行组合，可得到多种组合方案。因此在石材大板数据库中的若干石材大板图像输入经训练的图案组合模型，可得到若干不同的组合方案，可供客户选择。并且将该组合方案中的每个拼接图案在对应的石材大板图像的位置坐标记录下来，以便后续进行调取。
[0087]
s4，获取用户在石材画数据库中选取的指定石材画，确定构成指定石材画的若干拼接图像及其分别对应的石材大板信息，根据石材大板信息生成对应的石材大板的调取指令，根据拼接图像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指定石材画对应的拼接石材板。
[0088]
在具体的实施例中，步骤s4若干加工石材板块进行拼接，具体包括：
[0089]
根据拼接图像在指定石材画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。
[0090]
具体的，参考图5，根据相似度结果，将拼接图像所对应的石材大板从石材仓库中取出，并且将该拼接图像在对应的石材大板图像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拼接图像在指定石材画中的位置进行铺贴摆放，完成指定石材画的拼接。
[0091]
具体的，基于石材大板图像建立坐标系，分析石材大板数据库中的所有石材大板
图像的各个位置区域，计算所有石材大板图像的各个位置区域与各种观赏性图案或观赏性图案的组成部分的相似度，并以该位置区域在二维坐标系中的坐标信息作为表示保存至列表中。在计算结束后，利用图案组合模型学习到的经验将这些石材图案按照某种题材的画为目标进行排列组合，形成石材画。本技术的实施例提出的石材大板图案智能生成就是基于石材大板数据库中的所有石材大板图像的各种颜色和纹理图案，组合出各种各样的观赏性的石材画用以提供给客户，由客户根据自己的意愿来选择石材画，从而提高了石材大板的附加值，提升了石材纹理图案的多元性。
[0092]
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图案智能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。
[0093]
本技术实施例提供了一种石材大板图案智能生成装置，包括：
[0094]
相似度计算模块1，被配置为获取石材大板图像，根据石材大板图像和可组合成预设图案的图像进行相似度比对，得到相似度，并将石材大板图像及其对应的石材大板信息、该相似度最高所对应的区域及其在石材大板图像上的位置坐标存储在石材大板数据库中；
[0095]
重复模块2，被配置为重复执行相似度计算模块，将可组合成预设图案的所有图像与所有石材大板图像进行对比，得到相似度结果；
[0096]
组合方案生成模块3，被配置为将石材大板数据库中的石材大板图像输入经训练的图案组合模型，得到由分别从若干石材大板图像中提取的若干拼接图像构成的组合方案，通过组合方案拼接得到石材画，并构成石材画数据库；
[0097]
加工控制模块4，被配置为获取用户在石材画数据库中选取的指定石材画，确定构成指定石材画的若干拼接图像及其分别对应的石材大板信息，根据石材大板信息生成对应的石材大板的调取指令，根据拼接图像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指定石材画对应的拼接石材板。
[0098]
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。
[0099]
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。
[0100]
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。
[0101]
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。