CN106874350B - 一种基于草图和距离场的钻戒检索方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于草图和距离场的钻戒检索方法和系统，该方法包括以下步骤：对钻戒中的金属环进行三视角投影，获取金属环三视角投影图并提取投影图像轮廓，得到金属环三视图角轮廓图；计算所述金属环三视角轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图并建立金属环三视角距离场灰度图数据库；获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，并在所述金属环三视角距离场灰度图数据库中检索与用户输入的金属环三视角轮廓草图相似度最高的三视角距离场灰度图作为目标金属环图像并输出；对钻戒中钻石进行俯视图投影，按照金属环方法检索得到目标钻石图像并输出。

Description

一种基于草图和距离场的钻戒检索方法和系统

技术领域

本发明涉及钻戒检索技术领域，尤其涉及一种基于草图和距离场的钻戒检索方法和系统。

背景技术

作为一种装饰品，钻戒已经融入人们的生活，常常被情侣们用来作为结婚时交换的信物。如何快速挑选出心仪的一款钻戒，对于人们来说，是一件十分困难的事。因此迫切需求对钻戒进行有效的检索。

现有的对于三维模型的检索方法，主要分为基于文本和基于内容的检索方法，基于文本的三维模型检索方法，首先使用关键字等文本信息对三维模型进行分类，按照类别的关键字进行模型检索。这种方法并不适用于钻戒，原因如下：钻戒不能很好地通过文本得到很好地定义；用户不熟悉钻戒关键字等术语；对海量的钻戒模型加注信息需要大量的人力和物力。

基于内容的检索主要根据三维模型的实际内容(几何形状、拓扑结构等)来自动检索，与文字描述相比，更能客观表达模型自身的特征。基于内容的三维模型检索方法总体分为三类：(1)基于形状的方法，通过提取三维模型形状特征进行检索；(2)基于拓扑结构的方法，通过提取三维模型的拓扑结构特征进行检索；(3)基于图像比较的方法，对三维模型进行视图投影，然后对各个视图分别进行特征检索。由于钻戒的结构较为复杂，相互之间也较为相似，因此基于形状和拓扑的方法不太适用于钻戒的检索，而基于图像比较的方法是一种比较适用于钻戒的检索方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于草图和距离场的钻戒检索方法和系统。

本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、对钻石进行俯视角投影，获取钻石俯视投影图并提取投影图轮廓，得到钻石轮廓图；

S2、计算所述钻石轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图并建立钻石距离场灰度图数据库；

S3、获取用户输入的钻石轮廓草图，并在所述钻石距离场灰度图数据库中检索与用户输入的钻石轮廓草图相似度最高的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像并输出；

S4、对金属环进行三视角投影，获取金属环三视角投影图并提取投影图像轮廓，得到金属环三视图角轮廓图；

S5、计算所述金属环三视角轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图并建立金属环三视角距离场灰度图数据库；

S6、获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，并在所述金属环三视角距离场灰度图数据库中检索与用户输入的金属环三视角轮廓草图相似度最高的三视角距离场灰度图作为目标金属环图像并输出。

其中，在S2中，所述计算钻石轮廓图上每一点的距离值，具体包括：

S21、将钻石轮廓图上位于轮廓上的点放入集合A中；

S22、获取钻石轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合A中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合A中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

S23、重复步骤S22操作，直至所述钻石轮廓图上每一点都完成计算并得到相应的距离值；

优选地，在S2中，所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图，具体包括：将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图，其中钻石轮廓距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值；

优选地，在将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图过程中，还包括；预设阈值，当钻石轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255；

优选地，在S5中，所述计算金属环三视角轮廓图每一点的距离值，具体包括：

S51、将金属环三视角轮廓图上位于轮廓上的点放入集合B中；

S52、获取金属环三视角轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合B中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合B中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

S53、重复步骤S52操作，直至所述金属环三视角轮廓图上每一点都完成计算并得到相应的距离值；

优选地，在S5中，所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图，具体包括：将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图，其中金属环三视角距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值；

优选地，在将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图过程中，还包括；预设阈值，当金属环三视角轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255。

其中，在S4中，所述金属环三视角轮廓图包括：金属环正视角轮廓图、金属环俯视角轮廓图、金属环左视角轮廓图。

其中，在S3中，所述在钻石距离场灰度图数据库中检索与用户输入的钻石轮廓草图相似度最高的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像，具体包括：

S31、获取用户输入的钻石轮廓草图，根据所述钻石距离场灰度图尺寸对用户输入的钻石草图进行缩放，得到与所述钻石距离场灰度图尺寸对应的标准钻石轮廓草图；

S32、获取钻石距离场灰度图数据库中任一钻石距离场灰度图，将所述标准钻石轮廓草图与所述钻石距离场灰度图进行比对，查询标准钻石轮廓草图上每一点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准钻石轮廓草图上所有点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

S33、重复步骤S32操作，直至完成标准钻石轮廓草图与钻石距离场灰度图数据库中所有钻石距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像；

优选地，在S6中，所述在金属环三视角距离场灰度图数据库中检索与用户输入的金属环三视角轮廓草图相似度最高的三视角距离场灰度图作为目标金属环图像，具体包括：

S61、获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，根据所述金属环三视距离场灰度图尺寸对用户输入的金属环三视角轮廓草图进行缩放，得到与所述金属环三视距离场灰度图尺寸对应的标准金属环三视角轮廓草图；

S62、获取金属环三视角距离场灰度图数据库中任一金属环三视角距离场灰度图，将所述标准金属环三视角轮廓草图与所述金属环三视角距离场灰度图进行比对，查询标准金属环三视角轮廓草图上每一点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准金属环三视角轮廓草图上所有点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

S63、重复步骤S62操作，直至完成标准金属环三视角轮廓草图与金属环三视角距离场灰度图数据库中所有金属环三视角距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的金属环三视角距离场灰度图作为目标金属环图像。

一种基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述系统包括：

钻石轮廓图模块，用于对钻石进行俯视角投影，获取钻石俯视投影图并提取投影图轮廓，得到钻石轮廓图；

钻石数据库模块，用于计算所述钻石轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图并建立钻石距离场灰度图数据库；

钻石检索模块，用于获取用户输入的钻石轮廓草图，并在所述钻石距离场灰度图数据库中检索与用户输入的钻石轮廓草图相似度最高的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像并输出；

金属环轮廓图模块，用于对金属环进行三视角投影，获取金属环三视角投影图并提取投影图像轮廓，得到金属环三视图角轮廓图；

金属环数据库模块，用于计算所述金属环三视角轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图并建立金属环三视角距离场灰度图数据库；

金属环检索模块，用于获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，并在所述金属环三视角距离场灰度图数据库中检索与用户输入的金属环三视角轮廓草图相似度最高的三视角距离场灰度图作为目标金属环图像并输出。

其中，所述钻石数据库模块，具体包括钻石集合子模块、钻石判断子模块、钻石距离值子模块；

钻石集合子模块，用于将钻石轮廓图上位于轮廓上的点放入集合A中；

钻石判断子模块，用于获取钻石轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合A中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合A中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

钻石距离值子模块，用于将所述钻石轮廓图上每一点都发送到钻石判断子模块中，完成计算并得到相应的距离值；

优选地，所述钻石数据库模块，还用于：所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图，具体包括：将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图，其中钻石轮廓距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值；

优选地，所述钻石数据库模块，还用于：在将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图过程中，还包括：预设阈值，当钻石轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255；

优选地，所述金属环数据库模块，具体包括金属环集合子模块、金属环判断子模块、金属环距离值子模块；

金属环集合子模块，用于将金属环三视角轮廓图上位于轮廓上的点放入集合B中；

金属环判断子模块，获取金属环三视角轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合B中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合B中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

金属环距离值子模块，用于将所述金属环轮廓图上每一点都发送到金属环判断子模块中，完成计算并得到相应的距离值；

优选地，所述金属环数据库模块，还用于：所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图，具体包括：将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图，其中金属环三视角距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值；

优选地，所述金属环数据库模块，还用于：在将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图过程中，还包括；预设阈值，当金属环三视角轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255。

其中，所述金属环轮廓图模块，具体用于：金属环三视角轮廓图包括：金属环正视角轮廓图、金属环俯视角轮廓图、金属环左视角轮廓图。

其中，所述钻石检索模块，具体包括标准钻石轮廓草图子模块、钻石比对子模块、钻石输出子模块；

标准钻石轮廓草图子模块，用于获取用户输入的钻石轮廓草图，根据所述钻石距离场灰度图尺寸对用户输入的钻石草图进行缩放，得到与所述钻石距离场灰度图尺寸对应的标准钻石轮廓草图；

钻石比对子模块，用于获取钻石距离场灰度图数据库中任一钻石距离场灰度图，将所述标准钻石轮廓草图与所述钻石距离场灰度图进行比对，查询标准钻石轮廓草图上每一点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准钻石轮廓草图上所有点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

钻石输出子模块，用于将钻石距离场灰度图数据库中每一幅钻石距离场灰度图发送到钻石比对子模块，直至完成标准钻石轮廓草图与钻石距离场灰度图数据库中所有钻石距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像；

优选地，所述金属环检索模块，具体包括标准金属环三视角轮廓草图子模块、金属环比对子模块、金属环输出子模块；

标准金属环三视角轮廓草图子模块，用于获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，根据所述金属环三视距离场灰度图尺寸对用户输入的金属环三视角轮廓草图进行缩放，得到与所述金属环三视距离场灰度图尺寸对应的标准金属环三视角轮廓草图；

金属环比对子模块，用于获取金属环三视角距离场灰度图数据库中任一金属环三视角距离场灰度图，将所述标准金属环三视角轮廓草图与所述金属环三视角距离场灰度图进行比对，查询标准金属环三视角轮廓草图上每一点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准金属环三视角轮廓草图上所有点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

金属环输出子模块，用于将金属环三视角距离场灰度图数据库中每一幅属环三视角距离场灰度图发送到金属环比对子模块，直至完成标准金属环三视角轮廓草图与金属环三视角距离场灰度图数据库中所有金属环三视角距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的金属环三视角距离场灰度图作为目标金属环图像。

本发明通过建立一个钻戒数据库，对每款钻戒的钻石部分和金属环部分进行预处理，分别得到对应的距离场灰度图，在模型检索时，首先进行钻石部分的检索，根据用户输入的草图，检索得到匹配的钻石形状，这样就将检索空间缩小到了只包含该钻石形状的这一类模型；在金属环部分的检索，用户输入三视角下的草图，与只包含匹配钻石形状的模型的距离场灰度图进行匹配计算，得到的具有最小偏差值的距离场灰度图就是检索的结果，本发明所提出的基于草图的钻戒检索算法简单易用，与其他现有的方法相比，在检索准确性和时间上，做到了很好的平衡，在实际应用中，有很好的效果。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法流程图；

图2为本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索系统的模块示意图；

图3为本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法的钻石俯视投影图和钻石轮廓图；

图4为本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法的钻石轮廓图示意图、钻石距离场灰度图、钻石轮廓草图；

图5为本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法的金属环正视角投影图和金属环正视角轮廓图；

图6为本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法的金属环正视角投影图和金属环正视角轮廓图；

图7为本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法的金属环俯视角投影图和金属环俯视角轮廓图；

图8为本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法的金属环俯视角轮廓图、金属环俯视角距离场灰度图、金属环俯视角轮廓草图；

图9为本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法的金属环左视角投影图和金属环左视角轮廓图；

图10为本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法的金属环左视角轮廓图、金属环左视角距离场灰度图、金属环左视角轮廓草图；

具体实施方式

参照图1，本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索方法，该方法包括：

步骤S1，对钻石进行俯视角投影，获取钻石俯视投影图并提取投影图轮廓，得到钻石轮廓图；

参照图3，在本步骤，对钻石进行俯视角投影获取钻石俯视投影图后，可以对俯视投影图进行灰度处理，更容易得到钻石轮廓图，因为钻石的形状类别有限，其俯视图的轮廓是简单的几何图案，如圆形，心形等，因此，俯视角的投影图即可区分不同的钻石形状。

步骤S2，计算所述钻石轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图并建立钻石距离场灰度图数据库；

参照图4，在本步骤中，所述计算钻石轮廓图上每一点的距离值，具体包括：

S21、将钻石轮廓图上位于轮廓上的点放入集合A中；

S22、获取钻石轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合A中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合A中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

S23、重复步骤S22操作，直至所述钻石轮廓图上每一点都完成计算并得到相应的距离值。

本步骤中，所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图，具体包括：将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图，其中钻石轮廓距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值；

具体的，在将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图过程中，还包括；预设阈值，当钻石轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255；

通过在钻石轮廓图上每一点都有计算出相应的距离值，表示该点到轮廓的偏差，就形成了一个距离场，然后将距离值转换成灰度值储存在图像上，即为为钻石距离场灰度图；对于轮廓图像上的每一点，其可以被赋予的灰度值的大小范围为0到255，而对应的距离值有可能会大于255，在这种情况，预设阈值，将大于预设阈值的距离值统一更改为255，这样每一点的轮廓值就可以直接作为灰度值进行储存。

步骤S3，获取用户输入的钻石轮廓草图，并在所述钻石距离场灰度图数据库中检索与用户输入的钻石轮廓草图相似度最高的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像并输出；

参照图4，在本步骤中，所述在钻石距离场灰度图数据库中检索与用户输入的钻石轮廓草图相似度最高的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像，具体包括：

S31、获取用户输入的钻石轮廓草图，根据所述钻石距离场灰度图尺寸对用户输入的钻石草图进行缩放，得到与所述钻石距离场灰度图尺寸对应的标准钻石轮廓草图，由于用户输入的钻石轮廓草图大小不一，需要将用户输入的钻石轮廓草图按照钻石距离场灰度图尺寸进行缩放；

S32、获取钻石距离场灰度图数据库中任一钻石距离场灰度图，将所述标准钻石轮廓草图与所述钻石距离场灰度图进行比对，查询标准钻石轮廓草图上每一点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准钻石轮廓草图上所有点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

S33、重复步骤S32操作，直至完成标准钻石轮廓草图与钻石距离场灰度图数据库中所有钻石距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像。

通过分别对标准钻石轮廓草图中位于轮廓上的每一点，计算该点与钻石距离场灰度图的偏差距离，这个距离值在前面以灰度值的形式储存在钻石距离场灰度图中，只需在钻石距离场灰度图中查询该点的灰度值即可，然后将每个点的偏差值累加起来，累加和就是标准钻石轮廓草图与钻石距离场灰度图两个图中轮廓的偏差，这个值越大，表明标准钻石轮廓草图与钻石距离场灰度图的相似度越小，反之，就越相似，我们对标准钻石轮廓草图与不同形状的钻石距离场灰度图按照上面的方法分别计算偏差度，根据偏差度的大小，就可以把偏差度最小的钻石距离场灰度图对应的钻石形状认为是用户想要的钻石形状，如此完成对钻石的检索。

步骤S4，对金属环进行三视角投影，获取金属环三视角投影图并提取投影图像轮廓，得到金属环三视图角轮廓图；

参照图5、图6、图7、图8、图9、图10，在本步骤中，所述金属环三视角轮廓图包括：金属环正视角轮廓图、金属环俯视角轮廓图、金属环左视角轮廓图；

在本步骤中，由于金属环的几何结构更为复杂，单视角的投影图像会丢失很多几何信息，因此，我们采用三视角的投影图，分别对正视图，俯视图，左视图进行采集汇总。

步骤S5，计算所述金属环三视角轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图并建立金属环三视角距离场灰度图数据库；

在步骤S5中，所述计算金属环三视角轮廓图每一点的距离值，具体包括：

S51、将金属环三视角轮廓图上位于轮廓上的点放入集合B中；

S52、获取金属环三视角轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合B中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合B中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

S53、重复步骤S52操作，直至所述金属环三视角轮廓图上每一点都完成计算并得到相应的距离值。

在S5中，所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图，具体包括：将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图，其中金属环三视角距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值；

具体的，在将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图过程中，还包括；预设阈值，当金属环三视角轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255；

通过在金属环三视角轮廓图上每一点都有计算出相应的距离值，表示该点到轮廓的偏差，就形成了一个距离场，然后将距离值转换成灰度值储存在图像上，即为为钻石距离场灰度图；对于轮廓图像上的每一点，其可以被赋予的灰度值的大小范围为0到255，而对应的距离值有可能会大于255，在这种情况，预设阈值，将大于预设阈值的距离值统一更改为255，这样每一点的轮廓值就可以直接作为灰度值进行储存。

步骤S6，获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，并在所述金属环三视角距离场灰度图数据库中检索与用户输入的金属环三视角轮廓草图相似度最高的三视角距离场灰度图作为目标金属环图像并输出。

在本步骤中，所述在金属环三视角距离场灰度图数据库中检索与用户输入的金属环三视角轮廓草图相似度最高的三视角距离场灰度图作为目标金属环图像，具体包括：

S61、获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，根据所述金属环三视距离场灰度图尺寸对用户输入的金属环三视角轮廓草图进行缩放，得到与所述金属环三视距离场灰度图尺寸对应的标准金属环三视角轮廓草图；

S62、获取金属环三视角距离场灰度图数据库中任一金属环三视角距离场灰度图，将所述标准金属环三视角轮廓草图与所述金属环三视角距离场灰度图进行比对，查询标准金属环三视角轮廓草图上每一点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准金属环三视角轮廓草图上所有点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

S63、重复步骤S62操作，直至完成标准金属环三视角轮廓草图与金属环三视角距离场灰度图数据库中所有金属环三视角距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的金属环三视角距离场灰度图作为目标金属环图像。

通过分别对标准金属环三视角轮廓草图中位于轮廓上的每一点，计算该点与金属环三视角距离场灰度图的偏差距离，这个距离值在前面以灰度值的形式储存在金属环三视角距离场灰度图中，只需在金属环三视角距离场灰度图中查询该点的灰度值即可，然后将每个点的偏差值累加起来，累加和就是标准金属环三视角轮廓草图与金属环三视角距离场灰度图两个图中轮廓的偏差，这个值越大，表明标准金属环三视角轮廓草图与金属环三视角距离场灰度图的相似度越小，反之，就越相似，我们对标准金属环三视角轮廓草图与不同形状的金属环三视角距离场灰度图按照上面的方法分别计算偏差度，根据偏差度的大小，就可以把偏差度最小的金属环三视角距离场灰度图对应的金属环形状认为是用户想要的金属环形状，如此完成对金属环的检索。

参照图2，本发明提出的一种基于草图和距离场的钻戒检索系统，该系统包括：

钻石轮廓图模块，用于对钻石进行俯视角投影，获取钻石俯视投影图并提取投影图轮廓，得到钻石轮廓图；

参照图3，钻石轮廓图模块用于：对钻石进行俯视角投影获取钻石俯视投影图后，可以对俯视投影图进行灰度处理，更容易得到钻石轮廓图，因为钻石的形状类别有限，其俯视图的轮廓是简单的几何图案，如圆形，心形等，因此，俯视角的投影图即可区分不同的钻石形状。

钻石数据库模块，用于计算所述钻石轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图并建立钻石距离场灰度图数据库；

参照图4，钻石数据库模块，具体包括钻石集合子模块、钻石判断子模块、钻石距离值子模块；

钻石集合子模块，用于将钻石轮廓图上位于轮廓上的点放入集合A中；

钻石判断子模块，用于获取钻石轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合A中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合A中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

钻石距离值子模块，用于将所述钻石轮廓图上每一点都发送到钻石判断子模块中，完成计算并得到相应的距离值；

具体的，所述钻石数据库模块，还用于：所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图，具体包括：将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图，其中钻石轮廓距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值；

具体的，所述钻石数据库模块，还用于：在将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图过程中，还包括：预设阈值，当钻石轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255；

通过在钻石轮廓图上每一点都有计算出相应的距离值，表示该点到轮廓的偏差，就形成了一个距离场，然后将距离值转换成灰度值储存在图像上，即为为钻石距离场灰度图；对于轮廓图像上的每一点，其可以被赋予的灰度值的大小范围为0到255，而对应的距离值有可能会大于255，在这种情况，预设阈值，将大于预设阈值的距离值统一更改为255，这样每一点的轮廓值就可以直接作为灰度值进行储存。

钻石检索模块，用于获取用户输入的钻石轮廓草图，并在所述钻石距离场灰度图数据库中检索与用户输入的钻石轮廓草图相似度最高的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像并输出；

参照图4，钻石检索模块，具体包括标准钻石轮廓草图子模块、钻石比对子模块、钻石输出子模块；

标准钻石轮廓草图子模块，用于获取用户输入的钻石轮廓草图，根据所述钻石距离场灰度图尺寸对用户输入的钻石草图进行缩放，得到与所述钻石距离场灰度图尺寸对应的标准钻石轮廓草图；

钻石比对子模块，用于获取钻石距离场灰度图数据库中任一钻石距离场灰度图，将所述标准钻石轮廓草图与所述钻石距离场灰度图进行比对，查询标准钻石轮廓草图上每一点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准钻石轮廓草图上所有点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

钻石输出子模块，用于将钻石距离场灰度图数据库中每一幅钻石距离场灰度图发送到钻石比对子模块，直至完成标准钻石轮廓草图与钻石距离场灰度图数据库中所有钻石距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像。

通过分别对标准钻石轮廓草图中位于轮廓上的每一点，计算该点与钻石距离场灰度图的偏差距离，这个距离值在前面以灰度值的形式储存在钻石距离场灰度图中，只需在钻石距离场灰度图中查询该点的灰度值即可，然后将每个点的偏差值累加起来，累加和就是标准钻石轮廓草图与钻石距离场灰度图两个图中轮廓的偏差，这个值越大，表明标准钻石轮廓草图与钻石距离场灰度图的相似度越小，反之，就越相似，我们对标准钻石轮廓草图与不同形状的钻石距离场灰度图按照上面的方法分别计算偏差度，根据偏差度的大小，就可以把偏差度最小的钻石距离场灰度图对应的钻石形状认为是用户想要的钻石形状，如此完成对钻石的检索。

金属环轮廓图模块，用于对金属环进行三视角投影，获取金属环三视角投影图并提取投影图像轮廓，得到金属环三视图角轮廓图；

参照图5、图6、图7、图8、图9、图10，所述金属环轮廓图模块，具体用于：所述金属环三视角轮廓图包括：金属环正视角轮廓图、金属环俯视角轮廓图、金属环左视角轮廓图；

由于金属环的几何结构更为复杂，单视角的投影图像会丢失很多几何信息，因此，我们采用三视角的投影图，分别对正视图，俯视图，左视图进行采集汇总。

金属环数据库模块，用于计算所述金属环三视角轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图并建立金属环三视角距离场灰度图数据库；

金属环数据库模块，具体包括金属环集合子模块、金属环判断子模块、金属环距离值子模块；

金属环集合子模块，用于将金属环三视角轮廓图上位于轮廓上的点放入集合B中；

金属环判断子模块，获取金属环三视角轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合B中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合B中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

金属环距离值子模块，用于将所述金属环轮廓图上每一点都发送到金属环判断子模块中，完成计算并得到相应的距离值；

具体的，所述金属环数据库模块，还用于：所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图，具体包括：将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图，其中金属环三视角距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值；

具体的，所述金属环数据库模块，还用于：在将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图过程中，还包括；预设阈值，当金属环三视角轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255。

通过在金属环三视角轮廓图上每一点都有计算出相应的距离值，表示该点到轮廓的偏差，就形成了一个距离场，然后将距离值转换成灰度值储存在图像上，即为为钻石距离场灰度图；对于轮廓图像上的每一点，其可以被赋予的灰度值的大小范围为0到255，而对应的距离值有可能会大于255，在这种情况，预设阈值，将大于预设阈值的距离值统一更改为255，这样每一点的轮廓值就可以直接作为灰度值进行储存。

金属环检索模块，用于获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，并在所述金属环三视角距离场灰度图数据库中检索与用户输入的金属环三视角轮廓草图相似度最高的三视角距离场灰度图作为目标金属环图像并输出。

金属环检索模块，具体包括标准金属环三视角轮廓草图子模块、金属环比对子模块、金属环输出子模块；

标准金属环三视角轮廓草图子模块，用于获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，根据所述金属环三视距离场灰度图尺寸对用户输入的金属环三视角轮廓草图进行缩放，得到与所述金属环三视距离场灰度图尺寸对应的标准金属环三视角轮廓草图；

金属环比对子模块，用于获取金属环三视角距离场灰度图数据库中任一金属环三视角距离场灰度图，将所述标准金属环三视角轮廓草图与所述金属环三视角距离场灰度图进行比对，查询标准金属环三视角轮廓草图上每一点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准金属环三视角轮廓草图上所有点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

金属环输出子模块，用于将金属环三视角距离场灰度图数据库中每一幅属环三视角距离场灰度图发送到金属环比对子模块，直至完成标准金属环三视角轮廓草图与金属环三视角距离场灰度图数据库中所有金属环三视角距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的金属环三视角距离场灰度图作为目标金属环图像。

通过分别对标准金属环三视角轮廓草图中位于轮廓上的每一点，计算该点与金属环三视角距离场灰度图的偏差距离，这个距离值在前面以灰度值的形式储存在金属环三视角距离场灰度图中，只需在金属环三视角距离场灰度图中查询该点的灰度值即可，然后将每个点的偏差值累加起来，累加和就是标准金属环三视角轮廓草图与金属环三视角距离场灰度图两个图中轮廓的偏差，这个值越大，表明标准金属环三视角轮廓草图与金属环三视角距离场灰度图的相似度越小，反之，就越相似，我们对标准金属环三视角轮廓草图与不同形状的金属环三视角距离场灰度图按照上面的方法分别计算偏差度，根据偏差度的大小，就可以把偏差度最小的金属环三视角距离场灰度图对应的金属环形状认为是用户想要的金属环形状，如此完成对金属环的检索。

本发明的技术方案中，通过建立一个钻戒数据库，对每款钻戒的钻石部分和金属环部分进行预处理，分别得到对应的距离场灰度图，在模型检索时，分别对钻石和金属环进行检索，得到与用户输入的钻石轮廓草图和金属环轮廓草图最为相似的钻石距离场灰度图和金属环三视角距离场灰度图，得到对应的钻戒形状，本发明所提出的基于草图的钻戒检索算法简单易用，与其他现有的方法相比，在检索准确性和时间上，做到了很好的平衡，在实际应用中，有很好的效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、对钻石进行俯视角投影，获取钻石俯视投影图并提取投影图轮廓，得到钻石轮廓图；

S2、计算所述钻石轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图并建立钻石距离场灰度图数据库；

S3、获取用户输入的钻石轮廓草图，并在所述钻石距离场灰度图数据库中检索与用户输入的钻石轮廓草图相似度最高的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像并输出；

S4、对金属环进行三视角投影，获取金属环三视角投影图并提取投影图像轮廓，得到金属环三视角轮廓图；

S5、计算所述金属环三视角轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图并建立金属环三视角距离场灰度图数据库；

S6、获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，并在只包含匹配钻石形状的模型的金属环三视角距离场灰度图数据库中检索与用户输入的金属环三视角轮廓草图相似度最高的三视角距离场灰度图作为目标金属环图像并输出。

2.根据权利要求1所述的基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，在S2中，所述计算钻石轮廓图上每一点的距离值，具体包括：

S21、将钻石轮廓图上位于轮廓上的点放入集合A中；

S22、获取钻石轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合A中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合A中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

S23、重复步骤S22操作，直至所述钻石轮廓图上每一点都完成计算并得到相应的距离值。

3.根据权利要求1或2所述的基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，在S2中，所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图，具体包括：将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图，其中钻石轮廓距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值。

4.根据权利要求3所述的基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，在将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图过程中，还包括；预设阈值，当钻石轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255。

5.根据权利要求1或2所述的基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，在S5中，所述计算金属环三视角轮廓图每一点的距离值，具体包括：

S51、将金属环三视角轮廓图上位于轮廓上的点放入集合B中；

S52、获取金属环三视角轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合B中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合B中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

S53、重复步骤S52操作，直至所述金属环三视角轮廓图上每一点都完成计算并得到相应的距离值。

6.根据权利要求1或2所述的基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，在S5中，所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图，具体包括：将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图，其中金属环三视角距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值。

7.根据权利要求6所述的基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，在将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图过程中，还包括；预设阈值，当金属环三视角轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255。

8.根据权利要求1所述的基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，在S4中，所述金属环三视角轮廓图包括：金属环正视角轮廓图、金属环俯视角轮廓图、金属环左视角轮廓图。

9.根据权利要求1所述的基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，在S3中，所述在钻石距离场灰度图数据库中检索与用户输入的钻石轮廓草图相似度最高的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像，具体包括：

S31、获取用户输入的钻石轮廓草图，根据所述钻石距离场灰度图尺寸对用户输入的钻石草图进行缩放，得到与所述钻石距离场灰度图尺寸对应的标准钻石轮廓草图；

S32、获取钻石距离场灰度图数据库中任一钻石距离场灰度图，将所述标准钻石轮廓草图与所述钻石距离场灰度图进行比对，查询标准钻石轮廓草图上每一点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准钻石轮廓草图上所有点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

S33、重复步骤S32操作，直至完成标准钻石轮廓草图与钻石距离场灰度图数据库中所有钻石距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像。

10.根据权利要求1所述的基于草图和距离场的钻戒检索方法，其特征在于，在S6中，所述在只包含匹配钻石形状的模型的金属环三视角距离场灰度图数据库中检索与用户输入的金属环三视角轮廓草图相似度最高的三视角距离场灰度图作为目标金属环图像，具体包括：

S61、获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，根据所述金属环三视距离场灰度图尺寸对用户输入的金属环三视角轮廓草图进行缩放，得到与所述金属环三视距离场灰度图尺寸对应的标准金属环三视角轮廓草图；

S62、获取只包含匹配钻石形状的模型的金属环三视角距离场灰度图数据库中任一金属环三视角距离场灰度图，将所述标准金属环三视角轮廓草图与所述金属环三视角距离场灰度图进行比对，查询标准金属环三视角轮廓草图上每一点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准金属环三视角轮廓草图上所有点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

S63、重复步骤S62操作，直至完成标准金属环三视角轮廓草图与金属环三视角距离场灰度图数据库中所有金属环三视角距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的金属环三视角距离场灰度图作为目标金属环图像。

11.一种基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述系统包括：

钻石轮廓图模块，用于对钻石进行俯视角投影，获取钻石俯视投影图并提取投影图轮廓，得到钻石轮廓图；

钻石数据库模块，用于计算所述钻石轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图并建立钻石距离场灰度图数据库；

钻石检索模块，用于获取用户输入的钻石轮廓草图，并在所述钻石距离场灰度图数据库中检索与用户输入的钻石轮廓草图相似度最高的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像并输出；

金属环轮廓图模块，用于对金属环进行三视角投影，获取金属环三视角投影图并提取投影图像轮廓，得到金属环三视角轮廓图；

金属环数据库模块，用于计算所述金属环三视角轮廓图上每一点的距离值，且将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图并建立金属环三视角距离场灰度图数据库；

金属环检索模块，用于获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，并在只包含匹配钻石形状的模型的金属环三视角距离场灰度图数据库中检索与用户输入的金属环三视角轮廓草图相似度最高的三视角距离场灰度图作为目标金属环图像并输出。

12.根据权利要求11所述的基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述钻石数据库模块，具体包括钻石集合子模块、钻石判断子模块、钻石距离值子模块；

钻石集合子模块，用于将钻石轮廓图上位于轮廓上的点放入集合A中；

钻石判断子模块，用于获取钻石轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合A中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合A中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

钻石距离值子模块，用于将所述钻石轮廓图上每一点都发送到钻石判断子模块中，完成计算并得到相应的距离值。

13.根据权利要求11或12所述的基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述钻石数据库模块，还用于：所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述钻石轮廓图上每一点的灰度值形成钻石距离场灰度图，具体包括：将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图，其中钻石轮廓距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值。

14.根据权利要求13所述的基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述钻石数据库模块，还用于：在将所述钻石轮廓图转换为钻石轮廓距离场灰度图过程中，还包括：预设阈值，当钻石轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255。

15.根据权利要求11或12所述的基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述金属环数据库模块，具体包括金属环集合子模块、金属环判断子模块、金属环距离值子模块；

金属环集合子模块，用于将金属环三视角轮廓图上位于轮廓上的点放入集合B中；

金属环判断子模块，获取金属环三视角轮廓图上任一点，并判断所述距离值是否在集合B中，若判断结果为是，得到此点的距离值为0；若判断结果为否，计算此点与集合B中的每一点的欧氏距离，其中最小的欧氏距离即为此点的距离值；

金属环距离值子模块，用于将所述金属环轮廓图上每一点都发送到金属环判断子模块中，完成计算并得到相应的距离值。

16.根据权利要求11或12所述的基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述金属环数据库模块，还用于：所述将距离值转化成对应的灰度值，并汇集所述金属环三视角轮廓图每一点的灰度值形成金属环三视角距离场灰度图，具体包括：将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图，其中金属环三视角距离场灰度图上每一点的灰度值为该点的距离值。

17.根据权利要求16所述的基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述金属环数据库模块，还用于：在将所述金属环三视角轮廓图转换为金属环三视角距离场灰度图过程中，还包括；预设阈值，当金属环三视角轮廓图上某一点距离值大于所述阈值，将该点的距离值更改为255。

18.根据权利要求11所述的基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述金属环轮廓图模块，具体用于：金属环三视角轮廓图包括：金属环正视角轮廓图、金属环俯视角轮廓图、金属环左视角轮廓图。

19.根据权利要求11所述的基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述钻石检索模块，具体包括标准钻石轮廓草图子模块、钻石比对子模块、钻石输出子模块；

标准钻石轮廓草图子模块，用于获取用户输入的钻石轮廓草图，根据所述钻石距离场灰度图尺寸对用户输入的钻石草图进行缩放，得到与所述钻石距离场灰度图尺寸对应的标准钻石轮廓草图；

钻石比对子模块，用于获取钻石距离场灰度图数据库中任一钻石距离场灰度图，将所述标准钻石轮廓草图与所述钻石距离场灰度图进行比对，查询标准钻石轮廓草图上每一点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准钻石轮廓草图上所有点在所述钻石距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

钻石输出子模块，用于将钻石距离场灰度图数据库中每一幅钻石距离场灰度图发送到钻石比对子模块，直至完成标准钻石轮廓草图与钻石距离场灰度图数据库中所有钻石距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的钻石距离场灰度图作为目标钻石图像。

20.根据权利要求11所述的基于草图和距离场的钻戒检索系统，其特征在于，所述金属环检索模块，具体包括标准金属环三视角轮廓草图子模块、金属环比对子模块、金属环输出子模块；

标准金属环三视角轮廓草图子模块，用于获取用户输入的金属环三视角轮廓草图，根据所述金属环三视距离场灰度图尺寸对用户输入的金属环三视角轮廓草图进行缩放，得到与所述金属环三视距离场灰度图尺寸对应的标准金属环三视角轮廓草图；

金属环比对子模块，用于获取只包含匹配钻石形状的模型的金属环三视角距离场灰度图数据库中任一金属环三视角距离场灰度图，将所述标准金属环三视角轮廓草图与所述金属环三视角距离场灰度图进行比对，查询标准金属环三视角轮廓草图上每一点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点的灰度值，计算所述标准金属环三视角轮廓草图上所有点在所述金属环三视角距离场灰度图上对应位置点灰度值的和；

金属环输出子模块，用于将只包含匹配钻石形状的模型的金属环三视角距离场灰度图数据库中每一幅属环三视角距离场灰度图发送到金属环比对子模块，直至完成标准金属环三视角轮廓草图与金属环三视角距离场灰度图数据库中所有金属环三视角距离场灰度图的比对，并将所有灰度值的和中的最小值对应的金属环三视角距离场灰度图作为目标金属环图像。

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