CN108897912B - 基于圆堆的孔装饰板设计排布方法 - Google Patents
基于圆堆的孔装饰板设计排布方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108897912B CN108897912B CN201810539360.7A CN201810539360A CN108897912B CN 108897912 B CN108897912 B CN 108897912B CN 201810539360 A CN201810539360 A CN 201810539360A CN 108897912 B CN108897912 B CN 108897912B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circle
- point
- image
- polar
- radius
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000003709 image segmentation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005034 decoration Methods 0.000 claims description 16
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 16
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B44—DECORATIVE ARTS
- B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
- B44C3/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing ornamental structures
- B44C3/10—Producing and filling perforations, e.g. tarsia plates
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
- G06T3/04—Context-preserving transformations, e.g. by using an importance map
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，包括如下步骤：（1）导入定制图像，根据定制样式调整图像大小，并转化为灰度图片；（2）对灰度化后的图片进行图像分割，获取核心图像区域，并对背景图像进行留白处理；（3）根据圆堆特性并结合不同的力学结构要求，计算冲头孔径标准系列对应的圆半径范围；（4）计算前景图像的几何中心，并作为起始点；（5）以步骤（4）中的起始点建立极坐标系，由最大间距获取轴径，寻找下一点；（6）由间距计算极角旋转角度，预拟定下一点坐标；（7）调整该点坐标；（8）循环进行步骤（6）和步骤（7），完成对区域与边界的填充；（9）统计，生成加工工艺信息，并通过数控加工机床使用该加工工艺信息进行加工；本发明借助圆堆的特性，并结合极坐标取点法，实现具有随机性的艺术冲孔装饰板的设计排布方法，保证板的结构刚度与稳定性的同时，提高板的视觉艺术效果。
Description
技术领域：
本发明涉及一种孔装板加工技术领域，特别是涉及一种基于圆堆的孔装饰板设计排布方法。
背景技术：
艺术冲孔装饰板，它是一种新型的装饰铝板产品，通过在板上“冲孔成像”实现，常要用于家用装修，以及地铁、机场等大型公共场所或大型建筑装饰使用。
冲孔板是装饰板的一种，近年来在家居装饰品行业兴起，制造简便，成本低，周期短，只要依靠数控冲床等设备便可进行加工生产与制造，受到关注。其中，广受关注的便是‘打孔作画’的新型装饰板，艺术冲孔装饰板。该产品通过利用了孔与背景衬托效果、镂空差异对比等，可以孔来模拟像素分布来实现“照片化”或“图像化”效果，使得装饰板具有更强的艺术化效果、可定制性强、样式精美，具有强大的市场竞争力，受到广大厂家的关注与市场的期待。
第一阶段：最初的生产方式是通过参考艺术家的“以孔作画”、“以钉作画”等艺术作品作为参考，通过大量人力进行观察、分析与人工测量，再与定制图像进行对照与模拟，通过工人经验确定转化过程中由图像转化成的孔的位置分布、大小、密度等参数，再将获得数据转化编写为数控加工程序，然后输入数控加工设备实现艺术化装饰板（孔装饰板）的制造。
第二阶段：后来出现简单的自动化设计方式实现了由图像到生成加工工艺信息的艺术冲孔装饰板设计集成解决方案，但仍存在不足。如发明专利《基于灰度的孔装饰板加工方法及应用其的加工系统，CN201610342545.X / 基于RGB的孔装饰板加工方法及应用其的加工系统，CN201610342543.0》采用了灰度/彩色，通过等间距、等密度、定方向的方法进行排列，主要解决了如何由图像获取数据，并通过“棋盘式”排布方法与板的冲孔进行工艺信息映射的问题。
第三阶段：后来出现对已有的等间距、定方向的设计方法进行优化的方案。在专利《一种基于特征的孔排布设计的艺术冲孔装饰板的制造方法，CN201710708679.3》中提出基于特征的方式，细化图像划分为各个特征区域，并实现基于特征的方向可变（每个特征单一方向）、变间距的设计方式，目的是优化产品的特征表现能力。另一方面，在专利《一种基于图像结构相似性的评价优化装饰板的制造方法，CN201710707206.1》中提出了一种新的优化方案：通过对比产品成像的仿真模拟成像效果与定制图像的结构相似程度，来评价全局到局部设计与排布的优劣程度，从而优化调整打孔的设计与排布。其方案核心是在第二阶段的等间距、等密度、定方向的基础上进行局部区域调整，目的是优化已有的设计与排布方案，从而提高与原图像的相似度。
第三阶段的方案一定程度上优化了初步方案的图像表现能力与观感，但在本质上仍是利用孔对像素的拟化，孔的排布工整但显得死板，相对抑制了“打孔作画”形成的“巧妙”艺术效果，如同低像素的照片，缺乏随机的视觉特性。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种解决上述问题，借助圆堆的特性，并结合极坐标取点法，实现具有随机性的艺术冲孔装饰板的设计排布方法，保证板的结构刚度与稳定性的同时，提高板的视觉艺术效果的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法。
本发明的技术方案是：一种基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、导入定制图像，根据定制样式调整图像大小，并转化为灰度图片；
（2）、对灰度化后的图片进行图像分割，获取核心图像区域，并对背景图像进行留白处理；
（3）、根据圆堆特性并结合不同的力学结构要求，计算冲头孔径标准系列对应的圆半径范围；
（4）、计算前景图像的几何中心，并作为起始点；
（5）、以步骤（4）中的起始点建立极坐标系，由最大间距获取轴径，寻找下一点；
（6）、由间距计算极角旋转角度，预拟定下一点坐标；
（7）、调整该点坐标；
（8）、循环进行步骤（6）和步骤（7），完成对区域与边界的填充；
（9）、统计，生成加工工艺信息，并通过数控加工机床使用该加工工艺信息进行加工。
进一步说明，步骤（4）的具体步骤为：
a. 对图像逐行扫描，分别记录含有图像的最小行数，最大行数，最小列数，最大列数；
b. 由最大行数与最小列数形成的左下角、最小行数与最大列数形成的右上角确定前景图像最小矩形包围盒；
c. 由包围盒计算中心，作为初始点坐标；
d. 由该初始点及其上下左右4点灰度值计算5点平均值，确定起始点对应的第一个圆；
e. 记录起始点坐标与圆半径。
进一步说明，所述步骤（5）的具体步骤为：
a. 以初始点作为坐标轴极点，建立极坐标系；
b. 取初始点对应的圆半径范围的最大值的两倍，作为极径，取点作为预拟定下一点坐标；
c. 将该点坐标转化为图像像素直角坐标，由该点及其上下左右4点灰度值计算5点平均值，获得该点灰度平均值，并取该灰度均值确定该点对应的圆的圆半径；
d. 计算该圆与初始点对应的圆是否相切，不相切，则沿极轴移动该圆圆心至两圆外相切；
e. 第二个圆确定，记录该圆的圆心坐标与圆半径，且该圆同时是一圈的初始圆。
进一步说明，所述步骤（6）的具体步骤为：
a. 取上一点的对应的圆半径范围的最大值的两倍L1，以及上一点的极径L2，建立等腰三角形，其中，L1为底边边长，L2为侧边边长；
b. 计算该等腰三角形的顶角角度大小；
c. 使极轴沿逆时针转动该角度，获得新的极角；
d. 取上一点极径L2作为预拟定的新一点的极轴，获取新一点的极坐标。
进一步说明，所述步骤（7）的具体步骤为：
a. 检查上一步骤获得的新点的极坐标是否超出前景图像区域；若是，放弃在该点建立圆，重新取下一点；
b. 若不是，通过该点所在坐标的灰度均值确定其圆半径，建立圆；
c. 由该点坐标寻找最近两个圆心坐标，检查该点与两圆心对应的圆是否外相切，若不相切，移动该点，使其外相切；
d. 检查该点对应的圆是否与其它圆相交，若相交，向远离极点方向移动，确保在相切前提下不与其它圆相交；
e. 该圆位置确定，记录该圆心点坐标与圆半径。
进一步说明，所述步骤（8）的具体步骤为：
a.循环进行步骤（6）和步骤（7）操作；
b.在完成一圈填充后，下一圈极径取值由以下公式获得：L3 = L2+2*Rmax，极角为0，L2为上一点极径，Rmax为上一个圆所属的半径范围的最大值；若一圈最后一个点为保证与圆相切而自动外移，则不进行本步骤；
c.陆续填充所有前景图像范围，直到极轴完整旋转一周未能生成新的点，且极径长度超过前景图像的最小包围盒对角线长度的一半时，停止继续寻找新点，此时全部区域已进行填充。
进一步说明，所述步骤（9）的具体步骤为：
a. 通过已有点坐标与圆半径对应信息进行统计，由圆半径计算出对应的孔径，将坐标与孔径一一对应存储，若圆半径处于两种孔径对应圆范围交叉处，取较小孔径；
b.将以上信息通过孔径由小到大进行整理排序，生成并保存数控加工设备能导入并使用的数控程序文件；
c. 数控加工机床使用该数控程序文件对艺术冲孔装饰板进行数控打孔加工工序。
进一步说明，所述步骤（1）中，为了避免图像出现模糊化或锯齿等图像质量退化问题，在调整图像大小后采用双线性插值法重新计算像素值，并将彩色RGB图像按照H =0.10B + 0.60G+ 0.30R比例转化为灰度图片。
进一步说明，所述步骤（2）中，核心图像区域是处理后的定制图像中的人物或者特定的目标，具体操作方法为将目标对象，即需要保留的图像内容，与背景分开，只保留目标前景图像，并对图像中背景图像部分处置为空白。
进一步说明，所述步骤（3）中，为了保证产品的力学结构稳定性，在冲孔之间保留孔间隙，在力学结构要求不同时，每一孔径可能对应不同的孔间隙要求，因此每个孔径对应的是圆半径范围，而不是单一值；其孔对应的圆半径范围由以下公式进行计算：R = [ r +0.5* Gmin, r + 0.5* Gmax + E ]；其中r为该孔半径，Gmin表示该孔径对应的最小孔间隙，Gmax为该孔径对应最大孔间隙，E表示该孔径在加大间距时，可采用的最大的预留幅值。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过圆堆理论与极坐标法取点相结合，在图像中心建立初始圆，以初始圆为核心，呈环形向外确定相互外切的圆，实现对图像的填充，圆确定后圆心位置不再改变，降低调整量，极大提高了设计排布过程的效率。
2、本发明利用了圆堆的理念，摒弃了“定方向、定密度”的方式，实现了新的设计排布方式，提高孔的随机性与可变性，从而提高艺术冲孔装饰板艺术观感。
3、本发明通过图像分割，获取核心图像目标，摒除了原有的易产生干扰的背景部分，一方面能更好地表现图像对象的形状等细节信息，另一方面通过留白效应，突出主体，实现更高的美感。
4、本发明采用了极坐标取点法，极大抑制了原有的随机取点法带来的无用小圆，减少了孔间的不规则空白，提高了孔排布的均匀性与紧密性，提高视觉美感。
5、本发明通过将圆堆中的圆的直径与其实际表示的孔径形成映射关系，再利用圆相切的挤出上，确保了孔间隙，保持了艺术冲孔装饰板的结构刚度与稳定性。
6、本发明实现灰度图像与圆堆的圆映射过程中，直接由灰度值与圆半径的进行映射，而且由于孔半径对应的圆的半径是范围化，预留了圆的变化范围，在由圆半径映射到孔半径的映射过程中利用已有的圆的范围关系可以快速实现，省略了规划灰度到孔径的映射关系规划。
7、本发明在应用圆堆理念的基础上，通过简化映射关系、改变取点方式，在排布过程只需要进行微调，极大简化了原有的圆堆方式的计算量，提高了设计与排布效率。
8、本发明利用圆堆方法，实现了“随机性”、“填充式”的样式基础上，有效降低了原有方式所带来的大量不规则间隙，增加了紧密度，提高了艺术冲孔板的成像质量与视觉效果。
附图说明：
图1为本发明一个实施例的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法的整体流程图。
图2为本发明一个实施例的像素矩阵坐标系示意图。
图3为基于圆堆的孔装饰板设计排布方法生产出的一种产品结构示意图。
具体实施方式：
实施例：下面结合附图并通过具体实施例对本申请进行详细说明。
基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，应用于在艺术冲孔装饰板的孔的设计与排布过程或其设计制造优化系统的设计模块中，其包括如下步骤：
（1）、导入定制图像，根据定制样式调整图像大小：
由于定制图像的大小与定制样式随客户定制需求而变化，即定制样式的产品所定制的图像大小往往是不一样的。也就是说定制图像存在很多不确定性因素；在对图像进行操作中，为了简化后续过程的像素坐标与板位置坐标的映射计算过程，需要先调整图像的大小，同时，调整大小后采用双线性插值法重新计算像素值，避免图像出现模糊化或锯齿等图像质量退化问题。
（2）、灰度化：
灰度化的目的是为了将像素值对圆半径的加权值单一化，简化像素与孔径映射关系同时，尽可能保留图像的细节信息，将彩色RGB图像按照H = 0.10B + 0.60G+ 0.30R比例转化为灰度图片。
（3）、进行图像分割，获取核心图像区域：
对于艺术冲孔板样式，最适合的定制图像对象是人物或者特定的目标，而留白的方式能更加突出艺术冲孔板中的图像的效果，为此，往往是需要对图像进行图像分割，将目标对象，即需要保留的图像内容，与背景分开，只保留目标前景图像，图像中背景图像部分处置为空白。
（4）、计算冲头孔径标准系列对应的圆半径范围：
在圆堆中，圆与圆外相切，之间不保留间隙；但冲孔为了保证产品的力学结构稳定性，是需要保留孔间隙的；为了使得后续处理过程中始终保留最小孔间隙，需要在孔径与圆径映射时预留间隙量。同时在力学结构要求不同时，每一孔径可能对应不同的孔间隙要求。因此每个孔径对应的是圆半径范围，而不是单一值。
孔对应的圆半径范围计算方法为 R = [ r + 0.5* Gmin, r + 0.5* Gmax + E ]；其中r为该孔半径，Gmin表示该孔径对应的最小孔间隙，Gmax为该孔径对应最大孔间隙，E表示该孔径在加大间距时，可采用的最大的预留幅值。按照工艺要求上，允许实际孔间距大于间隙要求，但为了避免过于稀疏，提高表现质量，E不应太大。
（5）、计算前景图像的几何中心，作为起始点；其具体操作步骤结合附图2进行详细说明：
a. 对图像逐行扫描，分别记录含有图像的最小行数Y1，最大行Y2，最小列X1，最大列X2；
b. 由左下角[Y2,X1]、右上角[Y1,X2]确定前景图像最小矩形包围盒；
c. 由包围盒计算中心，作为初始点坐标；
d. 由该初始点及其上下左右4点灰度值计算5点平均值（以下“灰度平均值”同此方法），确定起始点对应的第一个圆；
e. 记录起始点坐标与圆半径。
（6）、以起始点建立极坐标系，由最大间距获取轴径，寻找下一点；其具体操作步骤为：
a. 以初始点作为坐标轴极点，建立极坐标系；
b. 取初始点对应的圆半径范围的最大值的两倍，作为极径，取点作为预拟定下一点坐标；
c. 将该点坐标转化为图像像素直角坐标，计算该点灰度平均值。取该灰度均值确定该点对应的圆的圆半径；
d. 计算该圆与初始点对应的圆是否相切，不相切，则沿极轴移动该圆圆心至两圆外相切；
e. 第二个圆确定，记录该圆的圆心坐标与圆半径。该圆同时是一圈的初始圆。
（7）、由间距计算极角旋转角度，预拟定下一点坐标：其具体操作步骤为：
a. 取上一点的对应的圆半径范围的最大值的两倍L1，以及上一点的极径L2，建立等腰三角形。其中，L1为底边边长，L2为侧边边长；
b. 计算该等腰三角形的顶角角度大小；
c. 使极轴沿逆时针转动该角度，获得新的极角；
d. 取上一点极径L2作为预拟定的新一点的极轴，获取新一点的极坐标。
（8）、调整该点坐标；其具体操作步骤为：
a. 检查上一步骤获得的新点的极坐标是否超出前景图像区域；若是，放弃在该点建立圆，重新取下一点；
b.若不是， 通过该点所在坐标的灰度均值确定其圆半径，建立圆；
c. 由该点坐标寻找最近两个圆心坐标，检查该点与两圆心对应的圆是否外相切；若不相切，移动该点，使其外相切；
d. 检查该点对应的圆是否与其它圆相交，若相交，向远离极点方向移动，确保在相切前提下不与其它圆相交；
e. 该圆位置确定，记录该圆心点坐标与圆半径。
（9）、循环进行，填充区域与边界；其具体操作步骤为：
a. 重复步骤（7）-（8）；
b. 完成一圈后，为了保证极轴在旋转新一周时新的点建立在已有点范围内，下一圈极径取值为L3 = L2+2*Rmax，极角为0；其中，L2为上一点极径，Rmax为上一个圆所属的半径范围的最大值；但有时一圈最后一个点为保证与圆相切而自动外移了，此时不用再进行本步骤；
c. 陆续填充所有前景图像范围，直到极轴完整旋转一周未能生成新的点，且极径长度超过前景图像的最小包围盒对角线长度的一半时，停止继续寻找新点，此时全部区域已进行填充。
（10）、统计，生成加工工艺信息，并通过数控加工机床使用该加工工艺信息进行加工；其具体操作步骤为：
a. 通过已有点坐标与圆半径对应信息进行统计，由圆半径计算出对应的孔径，将坐标与孔径一一对应存储，若圆半径处于两种孔径对应圆范围交叉处，取较小孔径；
b.将以上信息通过孔径由小到大进行整理排序，生成并保存数控加工设备能导入并使用的数控程序文件；
c. 数控加工机床使用该数控程序文件对艺术冲孔装饰板进行数控打孔加工工序。
相关名词解释：
极坐标取点法：实际是对冒泡法的改进，利用极坐标法取点；其新圆建立后圆心位置移动不大，只需微调，可以不再调整圆的大小。而且圆半径的范围化对应关系会在转化过程中抑制了微调圆心带来的误差。另一方面，由图像中心开始，以其为核心，圆确定后圆心位置不再改变，降低调整量，极大提高了设计排布过程的效率。
冒泡法是通过由以端点为初始点，然后以已有圆作为边界，在边界中生成新的小相切圆，逐步扩大，以对应圆心的灰度均值。整个过程均保持新生成的圆与已有圆的相切，由一端逐步蔓延生长至另一端。这种方法存在两个问题。一、由于新圆以旧圆作为固定边界，参考的灰度均值对应的坐标点与自己正在移动的圆心实际是自相矛盾的。假设现圆心为A(1,0)、半径为1。根据计算，A点灰度均值对应的圆半径为6，圆心需要移动到B(6,0)。但B点的灰度均值对应地圆半径可能仅为3，这就可能产生矛盾，陷入死循环；二、冒泡法具有一种特性，当新圆扩张却碰到边界时，如泡泡一般，会挤动旧圆，以试图获得所需空间。而旧圆圆心移动就又可能需要进行半径调整，这样会极大增加计算机计算量，降低效率。
圆堆：原文为Circle Packing，翻译为圆堆，是一种数学概念，当平面时，表示在一定区域内相互外相切的圆。注意，除了与边界发生内相切，其余一概表示为外相切。因本文是圆堆在平面图像中的应用，在此不对空间时的情况做介绍。圆堆生成过程常采用随机点法，即生成随机点，以随机点为圆心扩张，与别的圆相切时停止。采用随机法虽然在一定程度上增加了成形的随机性与特异性，但更多时候会致使圆之间产生许多失去实际应用意义的小圆。若摒除了那些小圆，就会造成大量的不规则孔隙。
孔径标准：冲床作为常用的机械加工机床，为了通用化，其使用的冲头是标准化的。包括其冲头的直径，通常为整数或后续带有常用小数，如5、5.5、10等尺寸。而适合冲孔板（厚度常为2.5-5mm）的冲头种类往往只有十几种。
前景图像与背景图像：前景与背景源自二值图像。二值图像只有一个通道且只有两种值0/255。故整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果。黑色部分为前景，白色为背景。由此概念延伸，当进行图像分割时，分割出来的目标区域为前景，舍弃的部分为背景。
图像像素排布：如灰度化介绍，图像将像素矩阵格式进行存储，数据起始点为图像左上角第一个像素，储存顺序是从左到右从上到下。行数往下增大，列数往右增大，像素坐标为（行，列）。这与常用直角坐标系不同，相当于把直角坐标系的Y轴向下为正向和像素坐标格式为（y，x）。
最小孔间隙：在板进行冲孔过程中，孔间需要保留间隙。若是孔孔直接相连，相当于切开了板，板无法保持原有形状且不具备相应的力学刚性，容易变形、断裂等。因此在板上冲孔一般需要保留有相应的间隙。其中，使得整个板具备基本的结构刚性的间隙称为最小孔间隙。
极坐标轴：极坐标轴是一种新的参考坐标系统，由极点、极轴组成，极轴是一条围绕极点旋转的射线，所以极轴可以经过任意位置的点。而一个点可以通过（极角，极径）的方式进行位置表示。其中极角表示极轴与初始位置的夹角，极径表示该点到极点的距离。
留白效应：留白效应最早来源于书法绘画上的一种手法，在画中留下空白，给人以想象的余地。这种手法以无胜有，有无相生，是一种巧妙的艺术表达，添加艺术性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、导入定制图像，根据定制样式调整图像大小，并转化为灰度图片；
（2）、对灰度化后的图片进行图像分割，获取前景图像，并对背景图像进行留白处理；
（3）、根据圆堆特性并结合不同的力学结构要求，计算冲头孔径标准系列对应的圆半径范围；
（4）、计算前景图像的几何中心，并作为初始点；
（5）、以步骤（4）中的初始点建立极坐标系，由最大间距获取轴径，寻找下一点；
（6）、由间距计算极角旋转角度，预拟定下一点坐标；
（7）、调整该点坐标；
（8）、循环进行步骤（6）和步骤（7），完成对区域与边界的填充；
（9）、统计，生成加工工艺信息，并通过数控加工机床使用该加工工艺信息进行加工。
2.根据权利要求1所述的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征是：所述步骤（4）的具体步骤为：
a. 对图像逐行扫描，分别记录含有图像的最小行数，最大行数，最小列数，最大列数；
b. 由最大行数与最小列数形成的左下角、最小行数与最大列数形成的右上角确定前景图像最小矩形包围盒；
c. 由包围盒计算中心，作为初始点坐标；
d. 由该初始点及其上下左右4点灰度值计算5点平均值，确定初始点对应的第一个圆；
e. 记录圆的中心坐标与圆半径。
3.根据权利要求1所述的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征是：所述步骤（5）的具体步骤为：
a. 以初始点作为坐标轴极点，建立极坐标系；
b. 取初始点对应的圆半径范围的最大值的两倍，作为极径，取点作为预拟定下一点坐标；
c. 将该点坐标转化为图像像素直角坐标，由该点及其上下左右4点灰度值计算5点平均值，获得该点灰度平均值，并取该灰度均值确定该点对应的圆的圆半径；
d. 计算该圆与初始点对应的圆是否相切，不相切，则沿极轴移动该圆圆心至两圆外相切；
e. 第二个圆确定，记录该圆的圆心坐标与圆半径，且该圆同时是一圈的初始圆。
4.根据权利要求1所述的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征是：所述步骤（6）的具体步骤为：
a. 取上一点的对应的圆半径范围的最大值的两倍L1，以及上一点的极径L2，建立等腰三角形，其中，L1为底边边长，L2为侧边边长；
b. 计算该等腰三角形的顶角角度大小；
c. 使极轴沿逆时针转动该角度，获得新的极角；
d. 取上一点极径L2作为预拟定的新一点的极轴，获取新一点的极坐标。
5.根据权利要求1所述的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征是：所述步骤（7）的具体步骤为：
a. 检查上一步骤获得的新点的极坐标是否超出前景图像区域；若是，放弃在该点建立圆，重新取下一点；
b. 若不是，通过该点所在坐标的灰度均值确定其圆半径，建立圆；
c. 由该点坐标寻找最近两个圆心坐标，检查该点与两圆心对应的圆是否外相切，若不相切，移动该点，使其外相切；
d. 检查该点对应的圆是否与其它圆相交，若相交，向远离极点方向移动，确保在相切前提下不与其它圆相交；
e. 该圆位置确定，记录该圆心点坐标与圆半径。
6.根据权利要求1所述的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征是：所述步骤（8）的具体步骤为：
a.循环进行步骤（6）和步骤（7）操作；
b.在完成一圈填充后，下一圈极径取值由以下公式获得：L3 = L2+2*Rmax，极角为0，L2为上一点极径，Rmax为上一个圆所属的半径范围的最大值；若一圈最后一个点为保证与圆相切而自动外移，则不进行本步骤；
c.陆续填充所有前景图像范围，直到极轴完整旋转一周未能生成新的点，且极径长度超过前景图像的最小包围盒对角线长度的一半时，停止继续寻找新点，此时全部区域已进行填充。
7.根据权利要求1所述的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征是：所述步骤（9）的具体步骤为：
a. 通过已有点坐标与圆半径对应信息进行统计，由圆半径计算出对应的孔径，将坐标与孔径一一对应存储，若圆半径处于两种孔径对应圆范围交叉处，取较小孔径；
b.将以上信息通过孔径由小到大进行整理排序，生成并保存数控加工设备能导入并使用的数控程序文件；
c. 数控加工机床使用该数控程序文件对艺术冲孔装饰板进行数控打孔加工工序。
8.根据权利要求1所述的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征是：所述步骤（1）中，为了避免图像出现模糊化或锯齿等图像质量退化问题，在调整图像大小后采用双线性插值法重新计算像素值，并将彩色RGB图像按照H = 0.10B + 0.60G+ 0.30R比例转化为灰度图片。
9.根据权利要求1所述的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征是：所述步骤（2）中，前景图像是处理后的定制图像中的人物或者特定的目标，具体操作方法为将目标对象，即需要保留的图像内容，与背景分开，只保留目标前景图像，并对图像中背景图像部分处置为空白。
10.根据权利要求1所述的基于圆堆的孔装饰板设计排布方法，其特征是：所述步骤（3）中，为了保证产品的力学结构稳定性，在冲孔之间保留孔间隙，在力学结构要求不同时，每一孔径可能对应不同的孔间隙要求，因此每个孔径对应的是圆半径范围，而不是单一值；其孔对应的圆半径范围由以下公式进行计算：R = [ r + 0.5* Gmin, r + 0.5* Gmax + E ]；其中r为该孔半径，Gmin表示该孔径对应的最小孔间隙，Gmax为该孔径对应最大孔间隙，E表示该孔径在加大间距时，可采用的最大的预留幅值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810539360.7A CN108897912B (zh) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | 基于圆堆的孔装饰板设计排布方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810539360.7A CN108897912B (zh) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | 基于圆堆的孔装饰板设计排布方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108897912A CN108897912A (zh) | 2018-11-27 |
| CN108897912B true CN108897912B (zh) | 2022-03-11 |
Family
ID=64343692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810539360.7A Active CN108897912B (zh) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | 基于圆堆的孔装饰板设计排布方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108897912B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110033498B (zh) * | 2019-04-18 | 2021-03-30 | 吉林大学 | 一种椭圆/矩形螺旋线一笔画效果的图案处理方法 |
| CN110533747A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-12-03 | 广东智媒云图科技股份有限公司 | 一种基于打孔器的图像制作方法、装置、终端设备和介质 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011070597A1 (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | Grossi Lamiere S.R.L. | Apparatus and process for manufacturing of decorative panels and relevant decorative panel |
| CN202731201U (zh) * | 2012-07-24 | 2013-02-13 | 赵彦辉 | 复合冲孔装饰板 |
| CN106004203A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-10-12 | 广东工业大学 | 基于灰度的孔装饰板加工方法及应用其的加工系统 |
| CN107351595A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-17 | 张小平 | 一种孔画板的制作方法 |
| CN107463756A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-12-12 | 广东工业大学 | 一种基于特征的孔排布设计的艺术冲孔装饰板的制造方法 |
-
2018
- 2018-05-30 CN CN201810539360.7A patent/CN108897912B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011070597A1 (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | Grossi Lamiere S.R.L. | Apparatus and process for manufacturing of decorative panels and relevant decorative panel |
| CN202731201U (zh) * | 2012-07-24 | 2013-02-13 | 赵彦辉 | 复合冲孔装饰板 |
| CN106004203A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-10-12 | 广东工业大学 | 基于灰度的孔装饰板加工方法及应用其的加工系统 |
| CN107351595A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-11-17 | 张小平 | 一种孔画板的制作方法 |
| CN107463756A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-12-12 | 广东工业大学 | 一种基于特征的孔排布设计的艺术冲孔装饰板的制造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "海口司马坡钢桁架异形桥的抗风设计";王军泽等;《中外公路》;20170831;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108897912A (zh) | 2018-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100821026B1 (ko) | 3차원 문자 데이터 생성 장치 및 3차원 그래픽 데이터생성 장치 | |
| CN108897912B (zh) | 基于圆堆的孔装饰板设计排布方法 | |
| WO2017079055A2 (en) | 2d image processing for extrusion into 3d objects | |
| CN106463003A (zh) | 制造带浮雕的三维对象 | |
| CN109118588B (zh) | 一种基于块分解的彩色lod模型自动生成方法 | |
| US9576381B2 (en) | Method and device for simplifying space data | |
| WO2017200968A1 (en) | 2d image processing for extrusion into 3d objects | |
| CN109242858A (zh) | 基于自适应模板匹配的织物印花循环图案基元分割方法 | |
| CN109345625A (zh) | 岩心图像自适应分区三维重建方法 | |
| CN103793549B (zh) | 采用模糊聚类与随机游走的计算机辅助乱针绣制作方法 | |
| CN105574914A (zh) | 3d动态场景的制作装置及其制作方法 | |
| CN110356151A (zh) | 一种玉石雕刻路径的自动生成方法及装置 | |
| CN106570922A (zh) | 一种提高三维模型渲染性能的方法 | |
| CN102542528B (zh) | 一种图像转换处理方法及系统 | |
| CN111462009B (zh) | 基于分割矩形区域相似度的出血点预测方法 | |
| CN106920281B (zh) | 一种书法浮雕建模方法 | |
| CN110825250B (zh) | 一种笔刷轨迹的优化方法及装置 | |
| CN109409381B (zh) | 基于人工智能的家具顶视图的分类方法及系统 | |
| CN107256556A (zh) | 一种基于灰度跳变思想的太阳能电池组件单元分割方法 | |
| JP4028979B2 (ja) | ３次元図形データ生成装置 | |
| CN114723601A (zh) | 一种虚拟场景下的模型结构化建模及快速渲染方法 | |
| CN110853146B (zh) | 浮雕建模方法、系统及浮雕加工设备 | |
| CN110717875B (zh) | 一种高清图像处理方法 | |
| CN105427354B (zh) | 基于平面块集合的图像矢量化表达方法 | |
| CN110969966A (zh) | 机械打孔纹理灯箱及其制造方法、打孔装置和存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230826 Address after: Room A312-112, Building A, Nanhai Industrial Think Tank City Phase I, Taoyuan Road, Software Park, Shishan Town, Nanhai District, Foshan City, Guangdong Province, 528200 Patentee after: Foshan Chushe Technology Co.,Ltd. Address before: 451191 No. 1 Xianghe Road, Longhu Town, Zhengzhou City, Henan Province Patentee before: HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING |