查询数据库中的色彩空间

Question

我正在使用 Django，并且有一个 MySQL 数据库，其中填充了任意 RGB 颜色。 RGB 值存储为整数。

| Name  | R | G | B |
+-------+---+---+---+
| Green | 0 |255| 0 |
| Cyan  | 0 |255|255|
| ...   | . | . | . |
| Foo   |123| 45| 2 |
| ...   | . | . | . |

给定任意 RGB 值(a,b,c) 我想计算数据库中的哪些颜色“接近”(a,b,c)。我将在我的查询中预先定义“接近”的含义，但现在让我们称之为x。

您可以将 RGB 颜色空间视为一个三维空间，颜色是该空间中的点。所以(a,b,c) 和x 在该空间中定义了一个球体，其中心点为(a,b,c)，半径为x。

毕达哥拉斯告诉我们，对于这个范围内的所有点，以下情况都是正确的：

(R-a)**2 + (G-b)**2 + (B-c)**2 <= x**2

我想把它翻译成一个有效的 Django 查询。并且，失败了，一个 MySQL 查询。

我不是 MySQL 专家，但我怀疑 Django Query 语法在这种情况下可能非常有限。写一个原始的 SQL 查询会是这样吗？会不会更好，因为代码会更清晰？它真的会更快/更高效吗？

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Django 颜色模型看起来像：

class Color(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=32)
    r = models.IntegerField()
    g = models.IntegerField()
    b = models.IntegerField()

一个示例查询：

c = (234, 23, 45)
x = 25

nearby_colors = Color.objects.filter(....) # Awesome-sauce

Answer 1

我的大脑现在很紧张，所以确切的语法有点不对劲，但是，假设您在 R、G 和 B 上有一个索引，请执行三个查询，每个索引一个，然后将它们连接在一起。

SELECT * FROM COLOR color
         JOIN (SELECT * FROM COLORS WHERE (color.R-a) < threshold)
         JOIN (SELECT * FROM COLORS WHERE (color.G-b) < threshold)
         WHERE (color.B-c) < threshold

您需要确保您的连接类型不允许空值。我忘了这是否有效。

但是有更好的 sql 经验和更多睡眠的人比我能建立在此基础上的 :-)

Answer 2

很简单，

select *
from color
where POW(R-a,2) + POW(G-b,2) + POW(B-c,2) <= POW(x,2)

其中 R,G,B 是列，您将提供要替换的值 a,b,c,x

一些要测试的样本数据

create table color(r int, g int, b int);
insert color values (200,50,200);
insert color values (0,50,200);
insert color values (0,50,20);
insert color values (150,150,200);
insert color values (200,50,0);
insert color values (50,50,50);
insert color values (40,60,40);
insert color values (50,50,101);  # 101-50 = 51 > 50 on the B-value
insert color values (50,50,100);  # just
insert color values (50,50,99);   # inside = ok
insert color values (40,60,40);
insert color values (70,70,70);
insert color values (85,80,75);  # 35 / 30 / 25 => 2750 > 2500

一个查询，来自 (50,50,50) 的 50 个单位

select *
from color
where POW(R-50,2) + POW(G-50,2) + POW(B-50,2) <= POW(50,2)

输出

"r";"g";"b"
"50";"50";"50"
"40";"60";"40"
"50";"50";"100"
"50";"50";"99"
"40";"60";"40"
"70";"70";"70"

Answer 3

创建此查询的 django ORM 方法类似于：

result = Color.objects.extra(
        where=['POWER(%d-a,2) + POWER(%d-b,2) + POWER(%d-c,2) <= POWER(%d,2)'  % (R,G,B,x)]
        ).all()

如果您使用变量 R=50、G=50、B=50、x=3（即 str(result.query)）打印生成的查询，您将生成：

SELECT "whatever_color"."id", "whatever_color"."name", "whatever_color"."r",
        "whatever_color"."g", "whatever_color"."b" 
    FROM "whatever_color" 
    WHERE POWER(50-a,2) + POWER(50-b,2) + POWER(50-c,2) <= POWER(3,2)

请注意，POWER() 函数是特定于 mysql 的，因此这与数据库无关。

Answer 4

感谢所有提供意见的人，但我认为我的解决方案与建议的解决方案有很大不同，我应该创建自己的答案。

def build_color_query(sphere_color_range):

    c = sphere_color_range[:3] # Sphere center
    r2 = sphere_color_range[3]**2 # Radius-squared

    # Use the "POWER" function is the database is MySQL
    if settings.DATABASES['default']['ENGINE'] == 'django.db.backends.mysql':

        color_query = """POWER((tcolor.r - %(a)s),2)
         + POWER((color.g - %(b)s),2)
         + POWER((color.b - %(c)s),2) <= %(r2)s""" % ({
            'a':str(c[0]),
            'b':str(c[1]),
            'c':str(c[2]),
            'r2':str(r2),
        })

    # Otherwise we use multiplication
    else:

        color_query = """(color.r - %(a)s) * (color.r - %(a)s)
         + (color.g - %(b)s) * (color.g - %(b)s)
         + (color.b - %(c)s) * (color.b - %(c)s) <= %(r2)s""" % ({
            'a':str(c[0]),
            'b':str(c[1]),
            'c':str(c[2]),
            'r2':str(r2),
        })

    # I had to include the `.filter(r__gte=0)` here in order for the 
    # right table joins to have been performed for me `extra` to work.
    # (It may not be necessary in this simplified version)
    return Color.objects.filter(r__gte=0).extra(where=[color_query])