CN103488849A - 利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法 - Google Patents

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卢振坤
黄翰强
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Abstract

本发明公开了一种利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法，包括：S1，采用图像采集系统采集待还原宝石多个角度的主视图图像，并得到各帧主视图图像；S2，采用图像处理方法提取步骤S1中的各帧主视图图像的边缘特征点；S3，对步骤S2中的边缘特征点进行计算，并筛选各帧主视图图像的边缘特征点；S4，将步骤S3中筛选出的边缘特征点作为参数输入三维软件中进行三维建模，即可还原出宝石的原始设计。本发明只需对待还原宝石的少量数字图形信息进行处理，即可还原出宝石初始设计的三维模型，具有还原精度高、效率高以及实用性强的优点。

Description

利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法
技术领域
本发明涉及宝石设计技术领域，更具体地说，特别涉及一种利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法。
背景技术
人工宝石在国内外市场上需求量很大，但是人工宝石切工质量参差不齐。且目前国家或行业尚未有人工宝石方面产品分级标准，只是为规范地方宝石行业加工生产与交货贸易，制定了人工宝石广西地方标准（DB45/T193-2004），以此作为组织生产和交货检验的依据。该标准中，颜色、净度、切工、光洁度等四个因素是人工宝石分级的评价指标，而切工是非常重要的因素。
宝石质量的参差不齐存在以下两方面原因：一是由于宝石加工达不到要求；二是宝石的原始设计达不到要求。这样，如何根据已加工的宝石中还原出宝石的原始设计即成为判断宝石质量参差不齐的一个重要步骤。经检索，现有技术中，还没有关于还原宝石原始设计的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种还原精度高、效率高以及实用性强的利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法，包括以下步骤，
S1，采用图像采集系统采集待还原宝石多个角度的主视图图像，并得到各帧主视图图像；
S2，采用图像处理方法提取步骤S1中的各帧主视图图像的边缘特征点；
S3，对步骤S2中的边缘特征点进行计算，并筛选各帧主视图图像的边缘特征点；
S4，将步骤S3中筛选出的边缘特征点作为参数输入三维软件中进行三维建模，即可还原出宝石的原始设计。
优选地，所述步骤S2具体包括以下步骤，
S21，对步骤S1中获取的各帧主视图图像进行二值化处理；
S22，对步骤S21中二值化处理后的各帧主视图图像采用Canny算法提取待还原宝石的边缘特征点。
优选地，所述步骤S3具体包括以下步骤，
S31，测出待还原宝石各帧主视图中边缘特征点任一点M的x坐标和y坐标；
S32，将各帧宝石主视图中边缘特征点任一点M的坐标带入公式（1）
E=|y-(R-xcos22.5°)tanβ|            （1）
其中，R为圆明亮琢型宝石腰围半径，β是主面角；
S33，选取E最小时的M点作为模型参考点。
优选地，在步骤S21前还包括图像预处理步骤，即将各帧主视图图像转化为灰度图像。
优选地，所述图像采集系统包括底座，依次安装于底座上的可调节亮度的平行光源、支撑杆和显微镜，安装于底座上用于驱动支撑杆转动的步进电机，与步进电机连接的步进电机驱动器，安装于显微镜一端的CCD摄像头，以及与CCD摄像机的计算机。
优选地，所述步骤S4中三维软件为Pro/Engineer软件。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明只需对待还原宝石的少量数字图形信息进行处理，即可还原出宝石初始设计的三维模型，具有还原精度高、效率高以及实用性强的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明所述利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法流程图。
图2是本发明所述利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法中第二步的流程图。
图3是本发明所述利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法中第三步的流程图。
图4是本发明所述利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法中计算和筛选各帧主视图图像的边缘特征点的坐标图。
图5是本发明所述利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法中图像采集系统的框架图。
附图标记说：1、平行光源，2、支撑杆，3、待还原人工宝石，4、步进电机，5、步进电机驱动器，6、显微镜，7、CCD摄像头，8、底座，9、计算机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参阅图1-图5所示，本发明提供的利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法，包括以下步骤，
第一步，采用图像采集系统采集待还原宝石多个角度的主视图图像，并得到各帧主视图图像；
其中，本发明中的图像采集系统包括底座8，依次安装于底座8上的可调节亮度的平行光源1、支撑杆2和显微镜6，安装于底座8上用于驱动支撑杆2转动的步进电机4，与步进电机4连接的步进电机驱动器5，安装于显微镜6一端的CCD摄像头7，以及与CCD摄像机7的计算机9，将待鉴定还原宝石3安装在支撑杆2上，调节好平行光源1，启动CCD摄像机7，同时启动步进电机4驱动支撑杆2转动，该CCD摄像机7通过显微镜6对转动的待鉴定人工宝石3进行多个角度的主视图图像采集，并将数据传动到计算机9中。具体的，图像采集系统是采集待还原人工宝石3按步长为5°，完成一个周期360°的主视图图像，并得到72帧主视图图像。
第二步，采用图像处理方法提取第一步中的各帧主视图图像的边缘特征点，具体步骤为：
首先，图像预处理步骤，即将第一步中的各帧主视图图像转化为灰度图像；
然后，对转化为灰度图像后的各帧主视图图像进行二值化处理；
最后，对二值化处理后的各帧主视图图像采用Canny算法提取待鉴定宝石的边缘特征点；本发明中采用Canny算法可以尽可能多地标识出图像中的实际边缘，且漏检真实边缘的概率和误检非边缘的概率都尽可能小，这样即可还原出待鉴定宝石的实际边缘。
第三步，对第二步中提取的边缘特征点进行计算，并筛选各帧主视图图像的边缘特征点，具体步骤为：
首先，测出第二步中提取的各帧主视图中边缘特征点任一点M的x坐标和y坐标；
然后，将各帧宝石主视图中边缘特征点任一点M的坐标带入公式（1）
E=|y-(R-xcos22.5°)tanβ|            （1）
其中，R为圆明亮琢型宝石腰围半径，β是主面角；
最后，选取E最小时的M点作为模型参考点。
第四步，将第三步中筛选出的边缘特征点（即模型参考点）作为参数输入三维软件中进行三维建模，即可还原出宝石的原始设计；在本实施例中三维软件选用Pro/Engineer软件，也可以根据需要选择其他三维软件。
本发明只需对待还原宝石的少量数字图形信息进行处理，即可还原出宝石初始设计的三维模型，具有还原精度高、效率高以及实用性强的优点。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，
S1，采用图像采集系统采集待还原宝石多个角度的主视图图像，并得到各帧主视图图像；
S2，采用图像处理方法提取步骤S1中的各帧主视图图像的边缘特征点；
S3，对步骤S2中的边缘特征点进行计算，并筛选各帧主视图图像的边缘特征点；
S4，将步骤S3中筛选出的边缘特征点作为参数输入三维软件中进行三维建模，即可还原出宝石的原始设计。
2.根据权利要求1所述的利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤，
S21，对步骤S1中获取的各帧主视图图像进行二值化处理；
S22，对步骤S21中二值化处理后的各帧主视图图像采用Canny算法提取待还原宝石的边缘特征点。
3.根据权利要求1所述的利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤，
S31，测出待还原宝石各帧主视图中边缘特征点任一点M的x坐标和y坐标；
S32，将各帧宝石主视图中边缘特征点任一点M的坐标带入公式（1）
E=|y-(R-xcos22.5°)tanβ|           （1）
其中，R为圆明亮琢型宝石腰围半径，β是主面角；
S33，选取E最小时的M点作为模型参考点。
4.根据权利要求2所述的利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法，其特征在于：在步骤S21前还包括图像预处理步骤，即将各帧主视图图像转化为灰度图像。
5.根据权利要求1所述的利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法，其特征在于：所述图像采集系统包括底座（8），依次安装于底座（8）上的可调节亮度的平行光源（1）、支撑杆（2）和显微镜（6），安装于底座（8）上用于驱动支撑杆（2）转动的步进电机（4），与步进电机（4）连接的步进电机驱动器（5），安装于显微镜（6）一端的CCD摄像头（7），以及与CCD摄像机（7）的计算机（9）。
6.根据权利要求1所述的利用图像处理技术还原圆明亮琢型宝石原始设计的方法，其特征在于：所述步骤S4中三维软件为Pro/Engineer软件。
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