CN111016515A - 一种通过机器人自动绘画的方法、自动刺绣的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过机器人自动绘画的方法、自动刺绣的方法及装置，该方法包括步骤：获取待创作对象的图像并对其进行灰度处理；根据灰度图的各个点的灰度值对其进行归一化处理从而将灰度图上划分为若干个色块，提取每个色块的边缘路径；根据画板的尺寸，按比例对灰度图进行缩放，画板上设有方格网络，在经过缩放处理后的灰度图上建立相同的方格网络；根据每个方格中占据面积最大的区域所属的色块来确定该方格的勾线次数；根据每个色块的边缘路径确定其边缘勾线路径；根据勾线次数以及边缘勾线路径确定绘制路径控制机械臂夹持勾线笔进行绘画。该方法通过方格网络来进行定位，可避免由于机械臂定位精度不高而导致绘画时出现左右偏移的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机械自动化技术领域，尤其涉及一种通过机器人自动绘画的方法、自动刺绣的方法及装置。
背景技术
素描是人类历史上最早出现的绘画形式，也是最古老的艺术语言。素描，可以用单色线条或涂抹成面等方式来表现直观世界中的事物，亦可以表达思想、概念、态度、感情、幻想、象征甚至抽象形式。刺绣是针线在织物上绣制的各种装饰图案的总称。刺绣是中国民间传统手工艺之一，在中国至少有二三千年历史。
随着科技的发展，智能机器人的运用领域越来越广泛，在生活中也广泛地运用了智能机器人。市面上出现了一些能够自动绘画或者刺绣的机器人，多数是以XY坐标来进行定位，例如专利-CN201910389792.9-一种微型绘画机器人及使用方法，其公开了一种基于XY运动机制的微型绘画机器人。但是基于XY坐标来进行定位，XY坐标的具体数值是通过机械臂的运动路程来确定的，常规的机器人的机械臂的定位精准度没有那么高，并且机械臂在长久使用过程中会出现磨损、松懈等情况而导致定位精准度降低，在绘画或者刺绣时可能会出现左右偏移，会造成图画或者绣品具有较多的瑕疵，影响美观；而使用高定位精准度的机器人的机械臂的成本过高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种通过机器人自动绘画的方法，其通过方格网络来进行定位，可避免由于机械臂定位精度不高而导致绘画时出现左右偏移的问题。
本发明的目的之二在于提供一种通过机器人自动刺绣的方法，其通过方格网络来进行定位，可避免由于机械臂定位精度不高而导致刺绣时出现左右偏移的问题。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种通过机器人自动绘画的方法，包括以下步骤：
获取待创作对象的图像并对所述图像进行灰度处理以得到所述图像的灰度图；
根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块，提取每个色块的边缘路径；
根据画板的尺寸，按比例对归一化处理后的灰度图进行缩放，所述画板上设有方格网络，在经过缩放处理后的灰度图上建立与所述画板相同的方格网络；
根据每个方格中占据面积最大的区域所属的色块来确定该方格的勾线次数，其中，每个色块对应一个预设的勾线次数，色块的灰度值越小，对应的勾线次数越多；
根据每个色块的边缘路径与方格网络中的方格的交接点，以与所述交接点最接近的方格的角点为边缘路径的勾线连接点，每个色块的边缘路径的所有勾线连接点依次连接构成该色块的边缘勾线路径；
根据各个方格的勾线次数以及各个色块的边缘勾线路径确定机械臂绘画的绘制路径，根据所述绘制路径生成对应的电处理信号以控制机械臂夹持勾线笔进行绘画。
进一步地，所述对所述图像进行灰度处理具体为：利用加权平均法公式对所述图像进行灰度处理。
进一步地，所述根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块具体为：
根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理，将灰度值位于0～50的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为50，51～100的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为100，101～150的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为150，151～200的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为200，201～255的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为255。
进一步地，灰度值为50的色块对应的勾线次数为9次，灰度值为100的色块对应的勾线次数为7次，灰度值为150的色块对应的勾线次数为5次，灰度值为200的色块对应的勾线次数为3次，灰度值为255的色块对应的勾线次数为1次。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种通过机器人自动刺绣的方法，包括以下步骤：
获取待创作对象的图像并对所述图像进行灰度处理以得到所述图像的灰度图；
根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块，提取每个色块的边缘路径；
根据勾线底板的尺寸，按比例对归一化处理后的灰度图进行缩放，所述勾线底板上设有方格网络，每个方格的四个角点均设有勾线钉，在经过缩放处理后的灰度图上建立与所述勾线底板相同的方格网络；
根据每个方格中占据面积最大的区域所属的色块来确定该方格的勾线次数，其中，每个色块对应一个预设的勾线次数，色块的灰度值越小，对应的勾线次数越多；
依次根据每个色块的边缘路径，确定与当前色块的边缘路径最接近的方格边缘，将每个色块对应的方格边缘进行连接，如果两段方格边缘相邻则直接连接在一起，如果两段方格边缘不相邻，则根据这两段方格边缘两端的角点查找出距离最短的方格边缘路径进行连接，从而形成闭合的方格边缘路径；
根据各个方格的勾线次数确定各个方格的绣线缠绕移动路径和缠绕次数，根据所述方格边缘路径确定各个色块的边缘缠绕移动路径；
根据各个方格的绣线缠绕移动路径和缠绕次数，以及各个色块的边缘缠绕移动路径，生成对应的电处理信号以控制机械臂夹持绣花装置将绣线缠绕到勾线底板上。
进一步地，所述对所述图像进行灰度处理具体为：利用加权平均法公式对所述图像进行灰度处理。
进一步地，所述根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块具体为：
根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理，将灰度值位于0～50的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为50，51～100的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为100，101～150的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为150，151～200的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为200，201～255的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为255。
进一步地，灰度值为50的色块对应的勾线次数为次，灰度值为100的色块对应的勾线次数为7次，灰度值为150的色块对应的勾线次数为5次，灰度值为200的色块对应的勾线次数为3次，灰度值为255的色块对应的勾线次数为1次。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有可执行计算机程序，所述处理器可读取所述存储器中的计算机程序并运行以实现如上所述的通过机器人自动绘画的方法或如上所述的通过机器人自动刺绣的方法。
本发明的目的之四采用如下技术方案实现：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序并运行以实现如上所述的通过机器人自动绘画的方法或如上所述的通过机器人自动刺绣的方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
该通过机器人自动绘画的方法通过使用设有方格网络的绘画板，并且通过计算机处理在待创作的图像上建立与绘画板上的方格网络相同的方格网络，从而实现通过方格网络来进行定位，按照图像中的物体在方格网络中的位置来确定绘画板上的绘画点，可避免由于机械臂定位精度不高而导致绘画时出现左右偏移的问题。相同地，该通过机器人自动刺绣的方法也是通过方格网络来进行定位，可避免由于机械臂定位精度不高而导致刺绣时出现左右偏移的问题。
附图说明
图1为本发明提供的一种通过机器人自动绘画的方法的流程示意图；
图2为本发明提供的一种通过机器人自动刺绣的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参阅图1，其为一种通过机器人自动绘画的方法的流程示意图，包括以下步骤：
S11、获取待创作对象的图像并对所述图像进行灰度处理以得到所述图像的灰度图；
S12、根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块，提取每个色块的边缘路径；
S13、根据画板的尺寸，按比例对归一化处理后的灰度图进行缩放，所述画板上设有方格网络，在经过缩放处理后的灰度图上建立与所述画板相同的方格网络；可预先设定多个尺寸大小的画板，每个尺寸有一个对应的间距来设定方格网络，本发明设定的方格网络的横向和纵向的间隔距离相等，即每个方格的四边均相等；
S14、根据每个方格中占据面积最大的区域所属的色块来确定该方格的勾线次数，其中，每个色块对应一个预设的勾线次数，色块的灰度值越小，对应的勾线次数越多；
S15、根据每个色块的边缘路径与方格网络中的方格的交接点，以与所述交接点最接近的方格的角点为边缘路径的勾线连接点，每个色块的边缘路径的所有勾线连接点依次连接构成该色块的边缘勾线路径；
S16、根据各个方格的勾线次数以及各个色块的边缘勾线路径确定机械臂绘画的绘制路径，根据所述绘制路径生成对应的电处理信号以控制机械臂夹持勾线笔进行绘画。
该通过机器人自动绘画的方法通过使用设有方格网络的绘画板，并且通过计算机处理在待创作的图像上建立与绘画板上的方格网络相同的方格网络，从而实现通过方格网络来进行定位，按照图像中的物体在方格网络中的位置来确定绘画板上的绘画点，可避免由于机械臂定位精度不高而导致绘画时出现左右偏移的问题。
每个方格的描绘表现形式可以设置多种，例如绘制时在方格中打X，或者画圆圈，具体的形式可以多样。
作为一种优选的实施方式，所述对所述图像进行灰度处理具体为：利用加权平均法公式对所述图像进行灰度处理。
灰度处理加权平均法公式：f(i，j)＝0.30R(i，j)+0.59G(i，j)+0.11B(i，j)其中，i、j代表一个像素点在二维空间向量的位置，即：第i行，第j列。根据上述公式，计算图像中每个像素点的灰度值，取值范围是0-255，使图像呈现黑白灰状态。
作为一种优选的实施方式，所述根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块具体为：
预先将0～255的灰度值划分为多个灰度值区间，根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理，将灰度值位于0～50的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为50，51～100的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为100，101～150的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为150，151～200的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为200，201～255的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为255，最终形成若干个灰度值分别为50、100、150、200及255的色块。
作为一种优选的实施方式，按颜色点从深到浅对应设定每个色块的绘画次数，按照0～255颜色点从深到浅对应描绘次数或绕线次数从多到少的规则来设定，具体次数根据不同的绘画对象的颜色点分布情况和画布的大小来进行设定；具体为：灰度值为50的色块(即灰度图中原先灰度值处于1-50的灰度值区间内的点所组成的色块，后续以此类推)对应的勾线次数为9次，灰度值为100的色块对应的勾线次数为7次，灰度值为150的色块对应的勾线次数为5次，灰度值为200的色块对应的勾线次数为3次，灰度值为255的色块对应的勾线次数为1次。
请参阅图2，本发明还提供了一种通过机器人自动刺绣的方法，包括以下步骤：
S21、获取待创作对象的图像并对所述图像进行灰度处理以得到所述图像的灰度图；
S22、根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块，提取每个色块的边缘路径；
S23、根据勾线底板的尺寸，按比例对归一化处理后的灰度图进行缩放，所述勾线底板上设有方格网络，在勾线底板上，从左到右从上到下开始，在每个方格的四个角点建立定位点，根据定位点一一对应设置勾线钉，在经过缩放处理后的灰度图上建立与所述勾线底板相同的方格网络；
S24、根据每个方格中占据面积最大的区域所属的色块来确定该方格的勾线次数，其中，每个色块对应一个预设的勾线次数，色块的灰度值越小，对应的勾线次数越多；
S25、依次根据每个色块的边缘路径，确定与当前色块的边缘路径最接近的方格边缘，将每个色块对应的方格边缘进行连接，如果两段方格边缘相邻则直接连接在一起，如果两段方格边缘不相邻，则根据这两段方格边缘两端的角点查找出距离最短的方格边缘路径进行连接，从而形成闭合的方格边缘路径，也就是说，每个色块的方格边缘路是形成一个闭合回路的；需要说明的是方格边缘路径只根据每段路径所在方格的角点进行一次缠绕，且重合的各个相邻色块的边缘仅缠绕一次；
S26、根据各个方格的勾线次数确定各个方格的绣线缠绕移动路径和缠绕次数，根据所述方格边缘路径确定各个色块的边缘缠绕移动路径；
S27、根据各个方格的绣线缠绕移动路径和缠绕次数，以及各个色块的边缘缠绕移动路径，生成对应的电处理信号以控制机械臂夹持绣花装置将绣线缠绕到勾线底板上。
该通过机器人自动刺绣的方法通过使用设有方格网络的勾线底板，并且通过计算机处理在待创作的图像上建立与勾线底板上的方格网络相同的方格网络，从而实现通过方格网络来进行定位，按照图像中的物体在方格网络中的位置来确定勾线底板上的勾线点，可避免由于机械臂定位精度不高而导致刺绣时出现左右偏移的问题。
进行绣线缠绕时，本实施例使用的是在每个方格的对角打叉从而交叉缠绕绣线，也可以采用其他缠绕方式配合计算出的缠绕次数，例如对每个方格勾边缠绕、打点等形式。
作为一种优选的实施方式，所述对所述图像进行灰度处理具体为：利用加权平均法公式对所述图像进行灰度处理。
作为一种优选的实施方式，所述根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块具体为：
根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理，将灰度值位于0～50的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为50，51～100的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为100，101～150的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为150，151～200的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为200，201～255的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为255。
作为一种优选的实施方式，灰度值为50的色块对应的勾线次数为次，灰度值为100的色块对应的勾线次数为7次，灰度值为150的色块对应的勾线次数为5次，灰度值为200的色块对应的勾线次数为3次，灰度值为255的色块对应的勾线次数为1次。
本发明还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有可执行计算机程序，所述处理器可读取所述存储器中的计算机程序并运行以实现如上所述的通过机器人自动绘画的方法或如上所述的通过机器人自动刺绣的方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序并运行以实现如上所述的通过机器人自动绘画的方法或如上所述的通过机器人自动刺绣的方法。
该计算机可读存储介质存储有计算机程序，本发明的方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在该计算机存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机存储介质不包括电载波信号和电信信号。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种通过机器人自动绘画的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待创作对象的图像并对所述图像进行灰度处理以得到所述图像的灰度图；
根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块，提取每个色块的边缘路径；
根据画板的尺寸，按比例对归一化处理后的灰度图进行缩放，所述画板上设有方格网络，在经过缩放处理后的灰度图上建立与所述画板相同的方格网络；
根据每个方格中占据面积最大的区域所属的色块来确定该方格的勾线次数，其中，每个色块对应一个预设的勾线次数，色块的灰度值越小，对应的勾线次数越多；
根据每个色块的边缘路径与方格网络中的方格的交接点，以与所述交接点最接近的方格的角点为边缘路径的勾线连接点，每个色块的边缘路径的所有勾线连接点依次连接构成该色块的边缘勾线路径；
根据各个方格的勾线次数以及各个色块的边缘勾线路径确定机械臂绘画的绘制路径，根据所述绘制路径生成对应的电处理信号以控制机械臂夹持勾线笔进行绘画。
2.如权利要求1所述的通过机器人自动绘画的方法，其特征在于，所述对所述图像进行灰度处理具体为：利用加权平均法公式对所述图像进行灰度处理。
3.如权利要求1所述的通过机器人自动绘画的方法，其特征在于，所述根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块具体为：
根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理，将灰度值位于0～50的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为50，51～100的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为100，101～150的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为150，151～200的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为200，201～255的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为255。
4.如权利要求3所述的通过机器人自动绘画的方法，其特征在于，灰度值为50的色块对应的勾线次数为9次，灰度值为100的色块对应的勾线次数为7次，灰度值为150的色块对应的勾线次数为5次，灰度值为200的色块对应的勾线次数为3次，灰度值为255的色块对应的勾线次数为1次。
5.一种通过机器人自动刺绣的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待创作对象的图像并对所述图像进行灰度处理以得到所述图像的灰度图；
根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块，提取每个色块的边缘路径；
根据勾线底板的尺寸，按比例对归一化处理后的灰度图进行缩放，所述勾线底板上设有方格网络，每个方格的四个角点均设有勾线钉，在经过缩放处理后的灰度图上建立与所述勾线底板相同的方格网络；
根据每个方格中占据面积最大的区域所属的色块来确定该方格的勾线次数，其中，每个色块对应一个预设的勾线次数，色块的灰度值越小，对应的勾线次数越多；
依次根据每个色块的边缘路径，确定与当前色块的边缘路径最接近的方格边缘；将每个色块对应的方格边缘进行连接，如果两段方格边缘相邻则直接连接在一起，如果两段方格边缘不相邻，则根据这两段方格边缘两端的角点查找出距离最短的方格边缘路径进行连接，从而形成闭合的方格边缘路径；
根据各个方格的勾线次数确定各个方格的绣线缠绕移动路径和缠绕次数，根据所述方格边缘路径确定各个色块的边缘缠绕移动路径；
根据各个方格的绣线缠绕移动路径和缠绕次数，以及各个色块的边缘缠绕移动路径，生成对应的电处理信号以控制机械臂夹持绣花装置将绣线缠绕到勾线底板上。
6.如权利要求5所述的通过机器人自动刺绣的方法，其特征在于，所述对所述图像进行灰度处理具体为：利用加权平均法公式对所述图像进行灰度处理。
7.如权利要求5所述的通过机器人自动刺绣的方法，其特征在于，所述根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理以将所述灰度图的各个点的灰度值设为与该点所处的灰度值区间对应的设定值从而将灰度图上划分为若干个色块具体为：
根据所述灰度图的各个点的灰度值所处的灰度值区间对所述灰度图进行归一化处理，将灰度值位于0～50的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为50，51～100的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为100，101～150的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为150，151～200的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为200，201～255的灰度值区间的点进行颜色聚类合并统一设为255。
8.如权利要求7所述的通过机器人自动刺绣的方法，其特征在于，灰度值为50的色块对应的勾线次数为次，灰度值为100的色块对应的勾线次数为7次，灰度值为150的色块对应的勾线次数为5次，灰度值为200的色块对应的勾线次数为3次，灰度值为255的色块对应的勾线次数为1次。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有可执行计算机程序，所述处理器可读取所述存储器中的计算机程序并运行以实现如权利要求1至4任一项所述的通过机器人自动绘画的方法或如权利要求5至8任一项所述的通过机器人自动刺绣的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序并运行以实现如权利要求1至4任一项所述的通过机器人自动绘画的方法或如权利要求5至8任一项所述的通过机器人自动刺绣的方法。
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