CN109003243B - 一种用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法 - Google Patents

Abstract

一种用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，包括：S1，把原始图像A转换成灰度图像B；S2，对灰度图像B进行归一化处理得到图像C，并对图像C进行反色得到反色图像D；S3，对反色图像D进行高斯滤波得到图像E，再对图像E进行反色得到图像F；S4，用步骤S2得到的归一化图像C除以图像F，得到轮廓图像P；S5，将轮廓图G灰度值放大到0～255范围后与图像C融合得到图像H；S6，缩放图像H的灰度值范围到0～255范围内，得到最终浮雕效果图O。本发明能够获得图像轮廓清晰、细节突出、颜色拟真自然的的浮雕效果图片。

Description

一种用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法

技术领域

本发明涉及激光雕刻技术领域，特别是涉及一种用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法。

背景技术

图片或者相片往往会给人们留下许多美好的回忆。随着技术的不断发展，各种艺术图片或者照片层出不穷。传统的图片往往以平面效果图片为主，随着雕刻设备及雕刻技术的发展，通过激光微雕机实现激光雕刻图像，更加能够实现图片的雕刻效果。

现有技术中，激光雕刻图像通常通过电脑活着移动存储设备输出图片，在主控芯片的控制下，雕刻机构按照输送的图片进行雕刻。因为，所输送的图片的效果直接决定了最终雕刻出来的图片轮廓是否具有层次感，是否有浮雕效果。现有技术中，也有许多图像处理软件，如美图秀秀、Photoshop等工具，这种图像处理工具只能实现图像的“显示”效果，无法得到轮廓分明的浮雕图像。现有技术中图像处理软件生成的素描图像用于微雕刻机上雕刻的图片存在轮廓不清晰、细节不够突出、主次感和层次感较差、颜色拟真不够自然的缺陷。

因此，针对现有技术不足，提供一种用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，通过该方法获得的图像在雕刻机上应用，可以得到图像轮廓清晰、细节突出、颜色拟真自然的的浮雕效果图片。

本发明的目的通过以下技术措施实现。

提供一种用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，包括如下步骤：S1，把原始图像A转换成灰度图像B；

S2，对灰度图像B进行归一化处理得到图像C，并对图像C进行反色得到反色图像D；

S3，对反色图像D进行高斯滤波得到图像E，再对图像E进行反色得到图像F；

S4，用步骤S2得到的归一化图像C除以图像F，得到轮廓图像P；

S5，将轮廓图G灰度值放大到0～255范围后与图像C融合得到图像H；

S6，缩放图像H的灰度值范围到0～255范围内，得到最终浮雕效果图O。

进一步的，上述用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，

原始图像A由m×n个像素构成，原始图像A的像素灰度以矩阵A1＝{r_i,j,g_i,j,b_i,j}表示，i代表像素所在的行，j代表像素所在的列，1≤i≤m，1≤j≤n，m、n为自然数，r_i,j、g_i,j、b_i,j分别代表构成原始图像中第i行、第j列的像素的红色、绿色和蓝色像素值；

灰度图像B的像素灰度以矩阵B1＝{b_i,j}表示，b_i,j代表灰度图像B中第i行、第j列的像素的灰度值；

b_i,j＝0.2989×r_i,j+0.5870×g_i,j+0.1140×b_i,j.....公式(1)。

进一步的，上述用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，

图像C的像素灰度以矩阵C1＝{c_i,j}表示，c_i,j代表图像C中第i行、第j列的像素的灰度值；

反色图像D的像素灰度以矩阵D1＝{d_i,j}表示，d_i,j代表反色图像D中第i行、第j列的像素的灰度值；

步骤S2中对灰度图像B进行归一化处理得到图像C，具体通过公式(2)进行：

步骤S2中对图像C进行反色得到反色图像D，具体通过公式(3)进行：

d_i,j＝1-c_i,j.....公式(3)。

进一步的，上述用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，

步骤S3中对反色图像D进行高斯滤波，具体通过如下公式(4)进行：

其中，ksize为高斯核的核大小，t为要计算的核函数中点的序号，t为自然数，G_t为计算的第t个点的核函数，a为归一化系数，sigma为高斯内核的标准偏差。

进一步的，上述用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，步骤S3中对反色图像D进行高斯滤波，ksize取40，sigma取4。

进一步的，上述用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，图像F的像素灰度以矩阵F1＝{f_i,j}表示，f_i,j代表图像F中第i行、第j列的像素的灰度值；

轮廓图像P的像素灰度以矩阵P1＝{p_i,j}表示，p_i,j代表轮廓图像P中第i行、第j列的像素的灰度值；

步骤S4中用归一化图像C除以图像F，得到轮廓图像G，具体通过公式(5)进行：

进一步的，上述用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，图像H的像素灰度以矩阵H1＝{h_i,j}表示，h_i,j代表图像H中第i行、第j列的像素的灰度值；

步骤S5具体通过公式(6)融合得到图像H：

h_i,j＝(1.0-ξ)×(255×g_i,j)+ξ·c_i,j.....公式(6)；

ξ为融合权重值，ξ越大成像效果越接近图像C，ξ越小成像效果越接近轮廓图像G；ξ值随c_i,j的灰度值变化：

其中：LowStart为暗色色带起始的灰度值，LowEnd为暗色色带结束的灰度值，HighStart为亮色色带起始的灰度值，alpha为中间色带取的混合权重，beta为暗色带取的混合权重，gama为亮色带取的混合权重。

进一步的，上述用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，LowStart为0，LowEnd为255，HighStart为20，alpha为0.55，beta为0.50，gama为1。

本发明的用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，能够获得图像轮廓清晰、细节突出、颜色拟真自然的的浮雕效果图片。将通过本发明的方法得到的浮雕效果图通过雕刻机雕刻，可以得到图像轮廓清晰、空间感、主次感、层次感良好、细节突出、颜色拟真自然的浮雕效果图片。

说明书附图

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明方法实施例2中生成得最终浮雕效果图O。

图2是使用美图秀秀的素描图算法加上stucki算法的挂网算法得到的图像。

图3是本发明方法实施例2采用的原始图像P。

图4是本发明方法实施例2步骤S1将原始图像A转化得到的灰度图像B。

图5是本发明方法实施例2步骤S2得到的归一化图像C，为了便于展示，本图中灰度值调整为0-255范围。

图6是本发明方法实施例2步骤S2得到的反色图像D，为了便于展示，本图中灰度值调整为0-255范围。

图7是本发明方法实施例2步骤S3得到D的图像E，为了便于展示，本图中灰度值调整为0-255范围。

图8是本发明方法实施例2步骤S3得到的图像F，为了便于展示，本图中灰度值调整为0-255范围。

图9是本发明方法实施例2步骤S4得到的轮廓图像P，为了便于展示，本图中灰度值调整为0-255范围。

图10是本发明方法实施例2步骤S5得到的图像H，为了便于展示，本图中灰度值调整为0-255范围。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1。

一种用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，包括如下步骤：一种用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，包括如下步骤：S1，把原始图像A转换成灰度图像B；

S2，对灰度图像B进行归一化处理得到图像C，并对图像C进行反色得到反色图像D；

S3，对反色图像D进行高斯滤波得到图像E，再对图像E进行反色得到图像F；

S4，用步骤S2得到的归一化图像C除以图像F，得到轮廓图像P；

S5，将轮廓图G灰度值放大到0～255范围后与图像C融合得到图像H；

S6，缩放图像H的灰度值范围到0～255范围内，得到最终浮雕效果图O。

其中，原始图像A由m×n个像素构成，原始图像A的像素灰度以矩阵A1＝{r_i,j,g_i,j,b_i,j}表示，i代表像素所在的行，j代表像素所在的列，1≤i≤m，1≤j≤n，m、n为自然数，r_i,j、g_i,j、b_i,j分别代表构成原始图像中第i行、第j列的像素的红色、绿色和蓝色像素值；

灰度图像B的像素灰度以矩阵B1＝{b_i,j}表示，b_i,j代表灰度图像B中第i行、第j列的像素的灰度值；

b_i,j＝0.2989×r_i,j+0.5870×g_i,j+0.1140×b_i,j.....公式(1)。

图像C的像素灰度以矩阵C1＝{c_i,j}表示，c_i,j代表图像C中第i行、第j列的像素的灰度值；

反色图像D的像素灰度以矩阵D1＝{d_i,j}表示，d_i,j代表反色图像D中第i行、第j列的像素的灰度值；

步骤S2中对灰度图像B进行归一化处理得到图像C，具体通过公式(2)进行：

步骤S2中对图像C进行反色得到反色图像D，具体通过公式(3)进行：

d_i,j＝1-c_i,j.....公式(3)。

步骤S3中对反色图像D进行高斯滤波，具体通过如下公式(4)进行：

其中，ksize为高斯核的核大小，t为要计算的核函数中点的序号，t为自然数，G_t为计算的第t个点的核函数，a为归一化系数，sigma为高斯内核的标准偏差。

步骤S3中对反色图像D进行高斯滤波，ksize优选取40，sigma优选取4。

图像F的像素灰度以矩阵F1＝{f_i,j}表示，f_i,j代表图像F中第i行、第j列的像素的灰度值；

轮廓图像P的像素灰度以矩阵P1＝{p_i,j}表示，p_i,j代表轮廓图像P中第i行、第j列的像素的灰度值；

步骤S4中用归一化图像C除以图像F，得到轮廓图像G，具体通过公式(5)进行：

图像H的像素灰度以矩阵H1＝{h_i,j}表示，h_i,j代表图像H中第i行、第j列的像素的灰度值；

步骤S5具体通过公式(6)融合得到图像H：

h_i,j＝(1.0-ξ)×(255×g_i,j)+ξ·c_i,j.....公式(6)；

ξ为融合权重值，ξ越大成像效果越接近图像C，ξ越小成像效果越接近轮廓图像G；ξ值随c_i,j的灰度值变化：

其中：LowStart为暗色色带起始的灰度值，LowEnd为暗色色带结束的灰度值，HighStart为亮色色带起始的灰度值，alpha为中间色带取的混合权重，beta为暗色带取的混合权重，gama为亮色带取的混合权重。根据经验，LowStart优选取0，LowEnd优选取255，HighStart优选取20，alpha优选取0.55，beta优选取0.50，gama优选取1。

本发明的用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，能够获得图像轮廓清晰、细节突出、颜色拟真自然的的浮雕效果图片。将通过本发明的方法得到的浮雕效果图通过雕刻机雕刻，可以得到图像轮廓清晰、空间感、主次感、层次感良好、细节突出、颜色拟真自然的浮雕效果图片。

图1是通过本发明的方法生成的微雕机雕刻图像，图2是使用美图秀秀的素描图算法加上stucki算法的挂网算法得到的图像。可以看出，本发明的方法得到的图片轮廓清晰、细节突出、颜色拟真自然。

实施例2。

结合具体实例对本发明用于获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法作进一步说明。

以图3所示的原图为原始图像A，步骤S1，将原始图像A转化为灰度图像B，如图4所示。

S2，对灰度图像B进行归一化处理得到图像C，如图5所示，并对图像C进行反色得到反色图像D，如图6所示。

S3，对反色图像D进行高斯滤波得到图像E，如图7所示。再对图像E进行反色得到图像F，如图8所示。

S4，用步骤S2得到的归一化图像C除以图像F，得到轮廓图像P，如图9所示。

S5，将轮廓图G灰度值放大到0～255范围后与图像C融合得到图像H，如图10所示。

S6，缩放图像H的灰度值范围到0～255范围内，得到最终浮雕效果图O，如图1所示。

可见，通过本发明的方法能够获得适用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，能够获得图像轮廓清晰、细节突出、颜色拟真自然的的浮雕效果图片。将通过本发明的方法得到的浮雕效果图通过雕刻机雕刻，可以得到图像轮廓清晰、空间感、主次感、层次感良好、细节突出、颜色拟真自然的浮雕效果图片。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，把原始图像A转换成灰度图像B；

S2，对灰度图像B进行归一化处理得到图像C，并对图像C进行反色得到反色图像D；

S3，对反色图像D进行高斯滤波得到图像E，再对图像E进行反色得到图像F；

S4，用步骤S2得到的归一化图像C除以图像F，得到轮廓图像P；

S5，将轮廓图G灰度值放大到0～255范围后与图像C融合得到图像H；

S6，缩放图像H的灰度值范围到0～255范围内，得到最终浮雕效果图O；

其中，原始图像A由m×n个像素构成，原始图像A的像素灰度以矩阵A1＝{r_i,j,g_i,j,b_i,j}表示，i代表像素所在的行，j代表像素所在的列，1≤i≤m，1≤j≤n，m、n为自然数，r_i,j、g_i,j、b_i,j分别代表构成原始图像中第i行、第j列的像素的红色、绿色和蓝色像素值；

灰度图像B的像素灰度以矩阵B1＝{b_i,j}表示，b_i,j代表灰度图像B中第i行、第j列的像素的灰度值；

b_i,j＝0.2989×r_i,j+0.5870×g_i,j+0.1140×b_i,j.....公式(1)；

图像C的像素灰度以矩阵C1＝{c_i,j}表示，c_i,j代表图像C中第i行、第j列的像素的灰度值；

反色图像D的像素灰度以矩阵D1＝{d_i,j}表示，d_i,j代表反色图像D中第i行、第j列的像素的灰度值；

步骤S2中对灰度图像B进行归一化处理得到图像C，具体通过公式(2)进行：

步骤S2中对图像C进行反色得到反色图像D，具体通过公式(3)进行：

d_i,j＝1-c_i,j.....公式(3)；

步骤S3中对反色图像D进行高斯滤波，具体通过如下公式(4)进行：

其中，ksize为高斯核的核大小，t为要计算的核函数中点的序号，t为自然数，G_t为计算的第t个点的核函数，a为归一化系数，sigma为高斯内核的标准偏差；

图像F的像素灰度以矩阵F1＝{f_i,j}表示，f_i,j代表图像F中第i行、第j列的像素的灰度值；

轮廓图像P的像素灰度以矩阵P1＝{p_i,j}表示，p_i,j代表轮廓图像P中第i行、第j列的像素的灰度值；

步骤S4中用归一化图像C除以图像F，得到轮廓图像G，具体通过公式(5)进行：

2.根据权利要求1所述的用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，其特征在于：步骤S3中对反色图像D进行高斯滤波，ksize取40，sigma取4。

3.根据权利要求2所述的用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，其特征在于：

图像H的像素灰度以矩阵H1＝{h_i,j}表示，h_i,j代表图像H中第i行、第j列的像素的灰度值；

步骤S5具体通过公式(6)融合得到图像H：

h_i,j＝(1.0-ξ)×(255×g_i,j)+ξ·c_i,j.....公式(6)；

ξ为融合权重值，ξ越大成像效果越接近图像C，ξ越小成像效果越接近轮廓图像G；ξ值随c_i,j的灰度值变化：

其中：LowStart为暗色色带起始的灰度值，LowEnd为暗色色带结束的灰度值，HighStart为亮色色带起始的灰度值，alpha为中间色带取的混合权重，beta为暗色带取的混合权重，gama为亮色带取的混合权重。

4.根据权利要求3所述的用于激光雕刻的浮雕效果图像处理方法，其特征在于：LowStart为0，LowEnd为255，HighStart为20，alpha为0.55，beta为0.50，gama为1。

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