利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法
2023-08-22 08:53:26
利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法，包括：S1，採用圖像採集系統採集待還原寶石多個角度的主視圖圖像，並得到各幀主視圖圖像；S2，採用圖像處理方法提取步驟S1中的各幀主視圖圖像的邊緣特徵點；S3，對步驟S2中的邊緣特徵點進行計算，並篩選各幀主視圖圖像的邊緣特徵點；S4，將步驟S3中篩選出的邊緣特徵點作為參數輸入三維軟體中進行三維建模，即可還原出寶石的原始設計。本發明只需對待還原寶石的少量數字圖形信息進行處理，即可還原出寶石初始設計的三維模型，具有還原精度高、效率高以及實用性強的優點。
【專利說明】利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及寶石設計【技術領域】，更具體地說，特別涉及一種利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法。
【背景技術】 [0002]人工寶石在國內外市場上需求量很大,但是人工寶石切工質量參差不齊。且目前國家或行業尚未有人工寶石方面產品分級標準，只是為規範地方寶石行業加工生產與交貨貿易，制定了人工寶石廣西地方標準(DB45/T193-2004)，以此作為組織生產和交貨檢驗的依據。該標準中，顏色、淨度、切工、光潔度等四個因素是人工寶石分級的評價指標，而切工是非常重要的因素。
[0003]寶石質量的參差不齊存在以下兩方面原因:一是由於寶石加工達不到要求；二是寶石的原始設計達不到要求。這樣，如何根據已加工的寶石中還原出寶石的原始設計即成為判斷寶石質量參差不齊的一個重要步驟。經檢索，現有技術中，還沒有關於還原寶石原始設計的技術方案。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種還原精度高、效率高以及實用性強的利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法。
[0005]為了達到上述目的，本發明採用的技術方案如下:
[0006]利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法，包括以下步驟，
[0007]SI，採用圖像採集系統採集待還原寶石多個角度的主視圖圖像，並得到各幀主視圖圖像；
[0008]S2，採用圖像處理方法提取步驟SI中的各幀主視圖圖像的邊緣特徵點；
[0009]S3，對步驟S2中的邊緣特徵點進行計算，並篩選各幀主視圖圖像的邊緣特徵點；
[0010]S4，將步驟S3中篩選出的邊緣特徵點作為參數輸入三維軟體中進行三維建模，即可還原出寶石的原始設計。
[0011]優選地，所述步驟S2具體包括以下步驟，
[0012]S21，對步驟SI中獲取的各幀主視圖圖像進行二值化處理；
[0013]S22，對步驟S21中二值化處理後的各幀主視圖圖像採用Canny算法提取待還原寶石的邊緣特徵點。
[0014]優選地，所述步驟S3具體包括以下步驟，
[0015]S31，測出待還原寶石各幀主視圖中邊緣特徵點任一點M的X坐標和J坐標；
[0016]S32，將各幀寶石主視圖中邊緣特徵點任一點M的坐標帶入公式(I)
[0017]E= I y-(R_xcos22.5。) tan β |(I)
[0018]其中，R為圓明亮琢型寶石腰圍半徑，β是主面角；
[0019]S33，選取E最小時的M點作為模型參考點。[0020]優選地，在步驟S21前還包括圖像預處理步驟，即將各幀主視圖圖像轉化為灰度圖像。
[0021]優選地，所述圖像採集系統包括底座，依次安裝於底座上的可調節亮度的平行光源、支撐杆和顯微鏡，安裝於底座上用於驅動支撐杆轉動的步進電機，與步進電機連接的步進電機驅動器，安裝於顯微鏡一端的CCD攝像頭，以及與CCD攝像機的計算機。
[0022]優選地,所述步驟S4中三維軟體為Pro/Engineer軟體。
[0023]與現有技術相比，本發明的優點在於:本發明只需對待還原寶石的少量數字圖形信息進行處理，即可還原出寶石初始設計的三維模型，具有還原精度高、效率高以及實用性強的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0025]圖1是本發明所述利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法流程圖。
[0026]圖2是本發明所述利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法中第二步的流程圖。
[0027]圖3是本發明所述利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法中第二步的流程圖。
[0028]圖4是本發明所述利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法中計算和篩選各幀主視圖圖像的邊緣特徵點的坐標圖。
[0029]圖5是本發明所述利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法中圖像採集系統的框架圖。
[0030]附圖標記說:1、平行光源，2、支撐杆，3、待還原人工寶石，4、步進電機，5、步進電機驅動器，6、顯微鏡，7、C⑶攝像頭，8、底座，9、計算機。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0032]參閱圖1-圖5所示，本發明提供的利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法，包括以下步驟，
[0033]第一步，採用圖像採集系統採集待還原寶石多個角度的主視圖圖像，並得到各幀主視圖圖像；
[0034]其中，本發明中的圖像採集系統包括底座8，依次安裝於底座8上的可調節亮度的平行光源1、支撐杆2和顯微鏡6，安裝於底座8上用於驅動支撐杆2轉動的步進電機4，與步進電機4連接的步進電機驅動器5，安裝於顯微鏡6 —端的CXD攝像頭7，以及與CXD攝像機7的計算機9，將待鑑定還原寶石3安裝在支撐杆2上，調節好平行光源1，啟動C⑶攝像機7，同時啟動步進電機4驅動支撐杆2轉動，該CXD攝像機7通過顯微鏡6對轉動的待鑑定人工寶石3進行多個角度的主視圖圖像採集，並將數據傳動到計算機9中。具體的，圖像採集系統是採集待還原人工寶石3按步長為5°，完成一個周期360°的主視圖圖像，並得到72幀主視圖圖像。[0035]第二步，採用圖像處理方法提取第一步中的各幀主視圖圖像的邊緣特徵點，具體步驟為:
[0036]首先，圖像預處理步驟，即將第一步中的各幀主視圖圖像轉化為灰度圖像；
[0037]然後，對轉化為灰度圖像後的各幀主視圖圖像進行二值化處理；
[0038]最後，對二值化處理後的各幀主視圖圖像採用Canny算法提取待鑑定寶石的邊緣特徵點；本發明中採用Canny算法可以儘可能多地標識出圖像中的實際邊緣，且漏檢真實邊緣的概率和誤檢非邊緣的概率都儘可能小，這樣即可還原出待鑑定寶石的實際邊緣。
[0039]第三步，對第二步中提取的邊緣特徵點進行計算，並篩選各幀主視圖圖像的邊緣特徵點，具體步驟為:
[0040]首先，測出第二步中提取的各幀主視圖中邊緣特徵點任一點M的X坐標和y坐標；
[0041]然後，將各幀寶石主視圖中邊緣特徵點任一點M的坐標帶入公式(I)
[0042]E= I y-?-xcos22.5。) tan β |(I)
[0043]其中，R為圓明亮琢型寶石腰圍半徑，β是主面角；
[0044]最後，選取E最小時的M點作為模型參考點。
[0045]第四步，將第三步中篩選出的邊緣特徵點(即模型參考點)作為參數輸入三維軟體中進行三維建模，即可還原出寶石的原始設計；在本實施例中三維軟體選用Pro/Engineer軟體,也可以根據需要選擇其他三維軟體。
[0046]本發明只需對待還原寶石的少量數字圖形信息進行處理，即可還原出寶石初始設計的三維模型，具有還原精度高、效率高以及實用性強的優點。
[0047]雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是專利所有者可以在所附權利要求的範圍之內做出各種變形或修改，只要不超過本發明的權利要求所描述的保護範圍，都應當在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法，其特徵在於:該方法包括以下步驟， Si，採用圖像採集系統採集待還原寶石多個角度的主視圖圖像，並得到各幀主視圖圖像； S2，採用圖像處理方法提取步驟SI中的各幀主視圖圖像的邊緣特徵點； S3，對步驟S2中的邊緣特徵點進行計算，並篩選各幀主視圖圖像的邊緣特徵點； S4，將步驟S3中篩選出的邊緣特徵點作為參數輸入三維軟體中進行三維建模，即可還原出寶石的原始設計。
2.根據權利要求1所述的利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法，其特徵在於:所述步驟S2具體包括以下步驟， S21，對步驟SI中獲取的各幀主視圖圖像進行二值化處理； S22，對步驟S21中二值化處理後的各幀主視圖圖像採用Canny算法提取待還原寶石的邊緣特徵點。
3.根據權利要求1所述的利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法，其特徵在於:所述步驟S3具體包括以下步驟， S31,測出待還原寶石各巾貞主視圖中邊緣特徵點任一點M的X坐標和y坐標； S32，將各幀寶石主視圖中邊緣特徵點任一點M的坐標帶入公式(I) E= Iy-(R_xcos22.5。)tanβ |(I) 其中，R為圓明亮琢型寶石腰圍半徑，β是主面角； S33，選取E最小時的M點作為模型參考點。
4.根據權利要求2所述的利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法，其特徵在於:在步驟S21前還包括圖像預處理步驟，即將各幀主視圖圖像轉化為灰度圖像。
5.根據權利要求1所述的利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法，其特徵在於:所述圖像採集系統包括底座(8)，依次安裝於底座(8)上的可調節亮度的平行光源(I)、支撐杆(2)和顯微鏡(6)，安裝於底座(8)上用於驅動支撐杆(2)轉動的步進電機(4)，與步進電機(4)連接的步進電機驅動器(5)，安裝於顯微鏡(6)—端的CXD攝像頭(7)，以及與CXD攝像機(7)的計算機(9)。
6.根據權利要求1所述的利用圖像處理技術還原圓明亮琢型寶石原始設計的方法，其特徵在於:所述步驟S4中三維軟體為Pro/Engineer軟體。
【文檔編號】G06T17/00GK103488849SQ201310473476
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年10月12日
【發明者】盧振坤, 黃翰強 申請人:梧州學院