CN113902755B - 基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案；对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案；通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案；对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格；针对每个待填充子网格，构建最短路径问题集合；利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充子网格的最优填充路径，根据待填充子网格的最优填充路径，得到网格图案的最优填充路径。采用本方法能够提高图案的激光填充效率。

Description

基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法及装置
技术领域
本申请涉及数据处理领域，特别是涉及一种基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
近年来，随着激光器性能和可靠性的提高，加上计算机技术的飞速发展和光学器件的进步，激光打标技术发展非常迅速，随着计算机和电子技术的发展，目前，激光打标技术与计算机技术相结合可以修改计算机中标签的内容，进而被广泛应用于图案填充领域。
然而，目前的激光填充技术与计算机技术相结合进行图案填充时，存在效率低下、准确性低、浪费激光能量资源等问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高图案的激光填充效率的基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法，所述方法包括：
获取用于进行轮廓填充的坐标点数据集，根据坐标点数据集，在预设坐标系中得到多层散点图；
根据散点图，逐个连接散点得到待填充图案；
根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案；
对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案；
通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案；
对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格；
针对每个待填充子网格，设置多条水平线与待填充子网格相交，得到相交点对；根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合；
利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充子网格的最优填充路径，根据待填充子网格的最优填充路径，得到网格图案的最优填充路径。
在其中一个实施例中，根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案，包括：采用等距偏置算法对待填充图案中的不规则的外轮廓进行分割，得到轮廓线段；根据轮廓线段和预先设置的偏移距离，将轮廓线段的平行线进行偏移，得到偏移平行线；将轮廓线段与偏移平行线进行相交，得到轮廓偏置图案。
在其中一个实施例中，对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案，包括：获取轮廓偏置图案中所有坐标点组成的偏置坐标点集为A{(x1，y1).....(xi,yi)}，其中，(xi,yi)表示偏置坐标点集中第i个坐标点；在进行激光填充前，对偏置坐标点集中坐标点进行赋值，得到预处理后的网格图案；其中，对偏置坐标点集中坐标点进行赋值为：
ocup(xi,yi)＝1表示激光可以到达的区域，ocup(xi,yi)＝0表示激光不可以到达的区域。
在其中一个实施例中，通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案，包括：
通过最大深度区域分割法选择网格图案的最大深度；根据最大深度，从网格图案中找到最大的能够一次填充完毕的第一多边形区域，将第一多边形区域作为第一分割网格图案；
通过最大深度区域分割法选择网格图案选择第二深度，根据第二深度，从网格图案中找到第二大的能够一次填充完毕的第二多边形区域，将第二多边形区域作为第二分割网格图案，直至网格图案的所有区域被分割完毕，得到多个分割网格图案。
在其中一个实施例中，对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格，包括：
从分割网格图案中获取第一轮廓环和第二轮廓环；从第一轮廓环中提取任意一个点作为第一发射点，根据第一发射点向第二轮廓环作第一射线，得到第一射线和第二轮廓环的交点；根据交点的个数确定第一轮廓环和第二轮廓环的嵌套位置；嵌套位置包括：第一轮廓环包含第二轮廓环的嵌套位置、第二轮廓环包含第一轮廓环的嵌套位置以及第一轮廓环和第二轮廓环分离的嵌套位置；根据嵌套位置，得到待填充子网格。
在其中一个实施例中，根据交点的个数确定第一轮廓环和第二轮廓环的嵌套位置，包括：当交点的个数为奇数，则第一轮廓环包含在第二轮廓环中；当交点的个数为偶数，则从第二轮廓环中任意取一个点作为第一发射点；根据第二发射点，向第一轮廓环作第二射线，当第二射线与第一轮廓环的交点为奇数，则第二轮廓环包含第一轮廓环；当交点为偶数，则第一轮廓环与第二轮廓环分离。
在其中一个实施例中，根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合，包括：
根据相交点对内部的点的位置确定两点之间最短路径，得到相交点对内部的最短路径规划问题；
从任意两个相交点对之间提取第一交叉点和第二交叉点，连接第一交叉点和第二交叉点，得到连接线段；
搜索连接线段和待填充网格的偏移轮廓之间的内部栅格，根据内部栅格的大小确定相交点对之间的最短路径，得到相交点对之间的最短路径规划问题；
根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合。
在其中一个实施例中，利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充网格的最优填充路径，包括：
根据最短路径问题集合，构建A*算法的评价函数；
通过评价函数对相交点对进行评价，得到相交点对中的最佳位置；
根据最佳位置，得到最优填充路径。
一种基于之字形的多层轮廓图案的激光填充装置，所述装置包括：
获取待填充图案模块，用于获取用于进行轮廓填充的坐标点数据集，根据坐标点数据集，在预设坐标系中得到多层散点图；根据散点图，逐个连接散点得到待填充图案；
轮廓偏置模块，用于根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案；
网格法环境建模模块，用于对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案；
凸分割模块，用于通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案；
内外轮廓辨别模块，用于对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格；
构建最短路径问题集合模块，用于针对每个待填充子网格，设置多条水平线与待填充子网格相交，得到相交点对；根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合；
最短路径问题集合求解模块，用于利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充子网格的最优填充路径，根据待填充子网格的最优填充路径，得到网格图案的最优填充路径。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取用于进行轮廓填充的坐标点数据集，根据坐标点数据集，在预设坐标系中得到多层散点图；
根据散点图，逐个连接散点得到待填充图案；
根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案；
对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案；
通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案；
对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格；
针对每个待填充子网格，设置多条水平线与待填充子网格相交，得到相交点对；根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合；
利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充子网格的最优填充路径，根据待填充子网格的最优填充路径，得到网格图案的最优填充路径。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取用于进行轮廓填充的坐标点数据集，根据坐标点数据集，在预设坐标系中得到多层散点图；
根据散点图，逐个连接散点得到待填充图案；
根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案；
对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案；
通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案；
对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格；
针对每个待填充子网格，设置多条水平线与待填充子网格相交，得到相交点对；根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合；
利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充子网格的最优填充路径，根据待填充子网格的最优填充路径，得到网格图案的最优填充路径。
上述基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法、装置、计算机设备和存储介质，首先获取用于进行轮廓填充的坐标点数据集，根据坐标点数据集，在预设坐标系中得到多层散点图；根据散点图，逐个连接散点得到待填充图案，使得该待填充图案为闭合曲线，根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案；通过外轮廓内偏移操作使得待填充图案的边界距离可以满足激光填充的要求，保证了图案外轮廓的几何特征，对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案；合理的环境可以减少路径规划的搜索量，降低空间和时间成本；通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案；将网格图案分割成多个形状简单、无障碍物、无重叠的分割图案，这样在进行激光填充时可以减少激光熄灭的次数，降低激光能量损耗；对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格，进行内外轮廓辨别后可以得到需要进行激光填充的区域，减少了时间成本；针对每个待填充子网格，设置多条水平线与待填充子网格相交，得到相交点对；根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合；利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充子网格的最优填充路径，根据待填充子网格的最优填充路径，得到网格图案的最优填充路径，根据网格图案的最优填充路径进行激光填充时可以快速并且准确的完成图案的填充，提高图案的激光填充效率。
附图说明
图1为一个实施例中基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法的流程示意图；
图2为一个实施例中轮廓偏置的过程示意图；
图3为一个实施例中最大深度区域分割法的过程示意图；
图4为一个实施例中分割网格图案进行内外轮廓辨别的过程示意图；
图5为一个实施例中最短路径规划问题的路径搜索的过程示意图；
图6为一个实施例中“之字形”平行填充多层轮廓图案的结果的示意图；
图7为一个实施例中基于之字形的多层轮廓图案的激光填充装置的结构框图；
图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法，包括以下步骤：
步骤102，获取用于进行轮廓填充的坐标点数据集，根据坐标点数据集，在预设坐标系中得到多层散点图；根据散点图，逐个连接散点得到待填充图案。
在预设的坐标系中标记坐标点数据集，该坐标点数据集会成为多层散点图，图案填充必须是闭合曲线多边形，在本步骤中逐个连接散点以形成闭合曲线，得到待填充图案。
步骤104，根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案。
等距偏置算法是基于极限的思想将不规则的外轮廓分割成轮廓线段，要求每条轮廓线段的平行线内部偏移固定距离，然后与偏移平行线相交得到新的等距轮廓。该方法能有效保证模型外轮廓的几何特征。轮廓偏移实际上是区域轮廓线沿不同方向的平行偏移。在进行图案填充时对轮廓边界距离有一定的要求，在对待填充图案进行外轮廓内偏移操作后，使得到的轮廓偏置图案可以进行激光填充。
步骤106，对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案。
环境建模是对运动目标活动空间的有效描述，是障碍物和轮廓的有效表示。只有合理的环境表示才能减少规划中的搜索量。具体来说，网格图模型就是用一定的数学模型来表示激光器的工作区域。地图栅格化是将激光执行舱口扫描任务的区域划分为一系列相同大小的栅格正方形结构。可以准确定位光栅坐标系的位置，便于环境建模和算法规划。本申请研究的激光具有良好的指向性，可以集中成小光点。将激光形成的小光斑近似为一个小网格，并进一步选择合适的网格尺寸，利用网格法进行环境建模，降低了激光填充时空间和时间成本。
步骤108，通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案。
最大深度区域分割法是选择图案的最大深度，并以此找到最大的能够一次填充完毕的多边形区域作为一个区域，同理，然后选择第二大深度，直到图案的所有区域被划分。待填充图案是凹多边形的，激光不能一次完成填充需要多次熄灭，重新选择填充起点，完成所有区域的填充。由于激光的高能量，频繁熄火会造成高能量损失。因此，在分割图案时，激光熄灭的次数要尽量少，即分区的次数要尽量少。分区填充是将待填充的图案分解，然后分别填充不同的区域，在本申请中使用最大深度区域分割法与其他分割方法相比，具有更好的分割效果，具有更少的分区和更少的激光熄灭时间。
步骤110，对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格。
分割网格图案为嵌套的多层轮廓，嵌套的多层轮廓图案会导致内外环被包含或分离，根据分辨出的多层轮廓的嵌套关系，得到需要进行激光填充的子区域。根据得到的需要进行激光填充的子区域进行激光填充，提高了分割网格图案的激光填充效率。
步骤112，针对每个待填充子网格，设置多条水平线与待填充子网格相交，得到相交点对；根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合。
针对每个待填充子网格，需要在待填充子网格的空间内进行搜索和判断，找到最短路径，完整的待填充子网格遍历路径规划可以分为多个点对点的路径规划，多个点对点的路径规划按照一定的顺序构成完整的待填充子网格遍历路径规划。
步骤114，利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充子网格的最优填充路径，根据待填充子网格的最优填充路径，得到网格图案的最优填充路径。
A*算法是一种启发式算法，通过设置评价函数对网格的每个节点进行综合评价。每个节点都是机器人到达的位置，对每个位置点进行智能评估，找到最佳位置，最终找到目标位置。通过A*算法对最短路径问题集合进行求解，可以找到待填充子网格的最优填充路径。
上述基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法、装置、计算机设备和存储介质，首先获取用于进行轮廓填充的坐标点数据集，根据坐标点数据集，在预设坐标系中得到多层散点图；根据散点图，逐个连接散点得到待填充图案，使得该待填充图案为闭合曲线，根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案；通过外轮廓内偏移操作使得待填充图案的边界距离可以满足激光填充的要求，保证了图案外轮廓的几何特征，对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案；合理的环境可以减少路径规划的搜索量，降低空间和时间成本；通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案；将网格图案分割成多个形状简单、无障碍物、无重叠的分割图案，这样在进行激光填充时可以减少激光熄灭的次数，降低激光能量损耗；对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格，进行内外轮廓辨别后可以得到需要进行激光填充的区域，减少了时间成本；针对每个待填充子网格，设置多条水平线与待填充子网格相交，得到相交点对；根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合；利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充子网格的最优填充路径，根据待填充子网格的最优填充路径，得到网格图案的最优填充路径，根据网格图案的最优填充路径进行激光填充时可以快速并且准确的完成图案的填充，提高图案的激光填充效率。
在其中一个实施例中，根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案，包括：采用等距偏置算法对待填充图案中的不规则的外轮廓进行分割，得到轮廓线段；根据轮廓线段和预先设置的偏移距离，将轮廓线段的平行线进行偏移，得到偏移平行线；将轮廓线段与偏移平行线进行相交，得到轮廓偏置图案。
外轮廓内偏移过程如下：假设轮廓线可以被分成无数个相交的线段。在偏置过程中，可以取任意两条线段来观察偏置过程。如图2所示，将Q1Q2和Q1Q2向内偏置距离d，得到两条与原线段平行的线。其中Q1Q2和Q1Q2为待填充图案中的任意两条段。
设置任意两条段的七个点的坐标为Q1(x1，y1)，Q2(x2，y2)，Q3(x3，y3)，Q1′(x1′，y1′)，Q2′(x2′，y2′)，Q3′(x3′，y3′)，Q″1(x″1，y″1)。
根据平行的条件，可以得到下式(1)：
将坐标带入(1)式中，得到：
根据式(2),可以算出Q2′(x2′，y2′),类似地,可以算出Q1′(x1′，y1′),故得到了偏置后的线段Q1′Q′2。用同样的方式，算出Q″1(x″1，y″1)和Q3′(x3′，y3′),相应的得到了偏置后的线段Q″1Q3′。
根据上面的公式求线段两端的端点，下一步求偏置后直线的交点。
设了轮廓偏置之后，新的直线Q1′Q′2方程为：
其中，k表示直线Q1′Q′2方程的系数，L1表示直线Q1′Q′2；
将某一点坐标代入直线方程可得:b表示直线Q1′Q′2方程的常数；
偏置后的直线Q1′Q′2方程如下：
同理可得到直线Q″1Q3′的方程：
其中，L2表示直线Q″1Q3′；
根据两条新轮廓偏置的方程，求出交点坐标。同样，对于一条光滑的轮廓线，可以进行多次分割，通过该方法找到相交的偏置线的交点，并将得到的交点按照顺序连接起来，得到轮廓偏置的曲线，根据轮廓偏置的曲线，得到轮廓偏置图案。
在其中一个实施例中，对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案，包括：获取轮廓偏置图案中所有坐标点组成的偏置坐标点集为A{(x1，y1).....(xi,yi)}，其中，(xi,yi)表示偏置坐标点集中第i个坐标点；在进行激光填充前，对偏置坐标点集中坐标点进行赋值，得到预处理后的网格图案；其中，对偏置坐标点集中坐标点进行赋值为：
ocup(xi,yi)＝1表示激光可以到达的区域，ocup(xi，yi)＝0表示激光不可以到达的区域。
对轮廓偏置图案进行网格法环境建模可以减少后续最短路径规划的搜索量，降低空间和时间成本，提高图案进行激光填充的效率。
在其中一个实施例中，通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案，包括：
通过最大深度区域分割法选择网格图案的最大深度；根据最大深度，从网格图案中找到最大的能够一次填充完毕的第一多边形区域，将第一多边形区域作为第一分割网格图案；
通过最大深度区域分割法选择网格图案选择第二深度，根据第二深度，从网格图案中找到第二大的能够一次填充完毕的第二多边形区域，将第二多边形区域作为第二分割网格图案，直至网格图案的所有区域被分割完毕，得到多个分割网格图案。
如图3(a)所示，在一个四边形区域有一个多边形障碍物，采用最大深度区域分割方法来分析区域分割，如图3(a)所示，被分成2个分区。类似地，图3(b)被划分为4个分区。通过最大深度区域分割方法获得的分区数量比其他分割法更少，使得激光熄灭的次数更少，降低了激光的能量损耗。
应该理解的是，本实施例中的第一，第二是用来对限定的对象进行区分，并没有特定的含义，比如优先级和数量。
在其中一个实施例中，对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格，包括：
从分割网格图案中获取第一轮廓环和第二轮廓环；从第一轮廓环中提取任意一个点作为第一发射点，根据第一发射点向第二轮廓环作第一射线，得到第一射线和第二轮廓环的交点；根据交点的个数确定第一轮廓环和第二轮廓环的嵌套位置；嵌套位置包括：第一轮廓环包含第二轮廓环的嵌套位置、第二轮廓环包含第一轮廓环的嵌套位置以及第一轮廓环和第二轮廓环分离的嵌套位置；根据嵌套位置，得到待填充子网格。
在另一个实施例中，根据交点的个数确定第一轮廓环和第二轮廓环的嵌套位置，包括：当交点的个数为奇数，则第一轮廓环包含在第二轮廓环中；当交点的个数为偶数，则从第二轮廓环中任意取一个点作为第一发射点；根据第二发射点，向第一轮廓环作第二射线，当第二射线与第一轮廓环的交点为奇数，则第二轮廓环包含第一轮廓环；当交点为偶数，则第一轮廓环与第二轮廓环分离。
应该理解的是，本实施例中的第一，第二是用来对限定的对象进行区分，并没有特定的含义，比如优先级和数量。
对于嵌套的多层轮廓图案，对任意AB两个轮廓环，取A环的某个点，然后从这点向B环作射线。该射线与B的交点个数的奇偶性是确定两者位置关系的关键。若为奇数，则A环包含在B环中。若为偶数，从B环上取一个点，然后向A环作射线。如果它与A环相交为奇数，则B环包含A环。如果它与A环的交点是偶数，则两环分离。如图4所示，将多层嵌套轮廓分为6组，分别是(L1,L2),(L1,L3),(L1,L4),(L2,L3),(L2,L4)和(L3,L4)。可以从以下六种轮廓组合中得到嵌套关系，故需要进行填充的区域为(L1-L2-L4)∪L3。
在其中一个实施例中，根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合，包括：
根据相交点对内部的点的位置确定两点之间最短路径，得到相交点对内部的最短路径规划问题；
从任意两个相交点对之间提取第一交叉点和第二交叉点，连接第一交叉点和第二交叉点，得到连接线段；
搜索连接线段和待填充网格的偏移轮廓之间的内部栅格，根据内部栅格的大小确定相交点对之间的最短路径，得到相交点对之间的最短路径规划问题；
根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合。
针对每个待填充子网格，设置多条水平线与待填充子网格相交时，会得到多个相交点对，在不同的相交点对之间任意提取两个不属于相交点对的相交点进行最短路径规划得到相交点对之间的的最短路径规划问题，在相交点对内部的两个点之间进行路径规划得到相交点对内部的最短路径规划问题。
构建最短路径问题集合的过程如图5所示，步骤1：待填充子网格的偏移轮廓表示为Ω，将Ω的最高点作为路径的起点。
步骤2：根据间距宽度di画出水平线li，水平线li与偏移轮廓Ωp有两个交点，左交点为C2i-1，右交点为C2i，这些交叉点是多个最短路径问题的起始点。
步骤3：从左交点为C2i-1开始，到右交点为C2i结束，搜索偏移轮廓Ωp的内部栅格，找到两点之间的最短路径。
步骤4：从交点为C2i开始，到交点C2i+2结束，搜索偏移轮廓Ωp的内部栅格，找到两点之间的最短路径。
步骤5：重复步骤3和4直到到达待填充子网格的最低点。
步骤6：结束。
根据上述步骤可以得到相交点对之间的的最短路径规划问题和相交点对内部的最短路径规划问题。
在其中一个实施例中，利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充网格的最优填充路径，包括：
根据最短路径问题集合，构建A*算法的评价函数；
通过评价函数对相交点对进行评价，得到相交点对中的最佳位置；
根据最佳位置，得到最优填充路径。
A*算法的评价函数如下：
F(n)＝G(n)+H(n)
其中，F(n)总过程中的相交点的评价函数，表示从最高点到最低点的总估计成本，G(n)是从起始点到特定状态空间中的下一个点的实际开销，H(n)是起始点到达目标点所需开销的当前估计值。根据评价函数对相交点对的所有点的评价结果，得到相交点对中的最佳位置，从该最佳位置出发对待填充子网格进行最短路径规划，得到最优填充路径，根据最优路径进行激光填充的结果如图6所示。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种基于之字形的多层轮廓图案的激光填充装置，包括：获取待填充图案模块701、轮廓偏置模块702、网格法环境建模模块703、凸分割模块704，内外轮廓辨别模块705、构建最短路径问题集合模块706和最短路径问题集合求解模块707，其中：
获取待填充图案模块701，用于获取用于进行轮廓填充的坐标点数据集，根据坐标点数据集，在预设坐标系中得到多层散点图；根据散点图，逐个连接散点得到待填充图案；
轮廓偏置模块702，用于根据等距偏置算法，对待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案；
网格法环境建模模块703，用于对轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案；
凸分割模块704，用于通过最大深度区域分割法对网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案；
内外轮廓辨别模块705，用于对分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格；
构建最短路径问题集合模块706，用于针对每个待填充子网格，设置多条水平线与待填充子网格相交，得到相交点对；根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合；
最短路径问题集合求解模块707，用于利用A*算法对最短路径问题集合进行求解，得到待填充子网格的最优填充路径，根据待填充子网格的最优填充路径，得到网格图案的最优填充路径。
在其中一个实施例中，轮廓偏置模块702还用于采用等距偏置算法对待填充图案中的不规则的外轮廓进行分割，得到轮廓线段；根据轮廓线段和预先设置的偏移距离，将轮廓线段的平行线进行偏移，得到偏移平行线；将轮廓线段与偏移平行线进行相交，得到轮廓偏置图案。
在其中一个实施例中，网格法环境建模模块703还用于获取轮廓偏置图案中所有坐标点组成的偏置坐标点集为A{(x1，y1).....(xi,yi)}，其中，(xi,yi)表示偏置坐标点集中第i个坐标点；在进行激光填充前，对偏置坐标点集中坐标点进行赋值，得到预处理后的网格图案；其中，对偏置坐标点集中坐标点进行赋值为：
ocup(xi,yi)＝1表示激光可以到达的区域，ocup(xi,yi)＝0表示激光不可以到达的区域。
在其中一个实施例中，凸分割模块704还用于通过最大深度区域分割法选择网格图案的最大深度；根据最大深度，从网格图案中找到最大的能够一次填充完毕的第一多边形区域，将第一多边形区域作为第一分割网格图案；通过最大深度区域分割法选择网格图案选择第二深度，根据第二深度，从网格图案中找到第二大的能够一次填充完毕的第二多边形区域，将第二多边形区域作为第二分割网格图案，直至网格图案的所有区域被分割完毕，得到多个分割网格图案。
在其中一个实施例中，内外轮廓辨别模块705还用于从分割网格图案中获取第一轮廓环和第二轮廓环；从第一轮廓环中提取任意一个点作为第一发射点，根据第一发射点向第二轮廓环作第一射线，得到第一射线和第二轮廓环的交点；根据交点的个数确定第一轮廓环和第二轮廓环的嵌套位置；嵌套位置包括：第一轮廓环包含第二轮廓环的嵌套位置、第二轮廓环包含第一轮廓环的嵌套位置以及第一轮廓环和第二轮廓环分离的嵌套位置；根据嵌套位置，得到待填充子网格。
在另一个实施例中，内外轮廓辨别模块705还用于根据交点的个数确定第一轮廓环和第二轮廓环的嵌套位置，包括：当交点的个数为奇数，则第一轮廓环包含在第二轮廓环中；当交点的个数为偶数，则从第二轮廓环中任意取一个点作为第一发射点；根据第二发射点，向第一轮廓环作第二射线，当第二射线与第一轮廓环的交点为奇数，则第二轮廓环包含第一轮廓环；当交点为偶数，则第一轮廓环与第二轮廓环分离。
在其中一个实施例中，构建最短路径问题集合模块706还用于根据相交点对内部的点的位置确定两点之间最短路径，得到相交点对内部的最短路径规划问题；从任意两个相交点对之间提取第一交叉点和第二交叉点，连接第一交叉点和第二交叉点，得到连接线段；搜索连接线段和待填充网格的偏移轮廓之间的内部栅格，根据内部栅格的大小确定相交点对之间的最短路径，得到相交点对之间的最短路径规划问题；根据相交点对内部的最短路径规划问题以及相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合。
在其中一个实施例中，最短路径问题集合求解模块707还用于根据最短路径问题集合，构建A*算法的评价函数；通过评价函数对相交点对进行评价，得到相交点对中的最佳位置；根据最佳位置，得到最优填充路径。
关于基于之字形的多层轮廓图案的激光填充装置的具体限定可以参见上文中对于基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法的限定，在此不再赘述。上述基于之字形的多层轮廓图案的激光填充装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例中方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是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非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种基于之字形的多层轮廓图案的激光填充方法，其特征在于，所述方法包括：
获取用于进行轮廓填充的坐标点数据集，根据所述坐标点数据集，在预设坐标系中得到多层散点图；
根据所述散点图，逐个连接散点得到待填充图案；
根据等距偏置算法，对所述待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案；
对所述轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案；
通过最大深度区域分割法对所述网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案；
对所述分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格；
针对每个所述待填充子网格，设置多条水平线与所述待填充子网格相交，得到相交点对；根据所述相交点对内部的最短路径规划问题以及所述相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合；
利用A*算法对所述最短路径问题集合进行求解，得到所述待填充子网格的最优填充路径，根据所述待填充子网格的最优填充路径，得到所述网格图案的最优填充路径；
根据等距偏置算法，对所述待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案，包括：
采用等距偏置算法对所述待填充图案中的不规则的外轮廓进行分割，得到轮廓线段；
根据所述轮廓线段和预先设置的偏移距离，将所述轮廓线段的平行线进行偏移，得到偏移平行线；
将所述轮廓线段与所述偏移平行线进行相交，得到轮廓偏置图案；
对所述轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案，包括：
获取所述轮廓偏置图案中所有坐标点组成的偏置坐标点集为A{(x1，y1).....(xi,yi)}，其中，(xi,yi)表示偏置坐标点集中第i个坐标点；
在进行激光填充前，对所述偏置坐标点集中坐标点进行赋值，得到预处理后的网格图案；
其中，对所述偏置坐标点集中坐标点进行赋值为：
ocup(xi,yi)＝1表示激光可以到达的区域，ocup(xi,yi)＝0表示激光不可以到达的区域；
通过最大深度区域分割法对所述网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案，包括：
通过最大深度区域分割法选择所述网格图案的最大深度；根据所述最大深度，从所述网格图案中找到最大的能够一次填充完毕的第一多边形区域，将所述第一多边形区域作为第一分割网格图案；
通过最大深度区域分割法选择所述网格图案选择第二深度，根据所述第二深度，从所述网格图案中找到第二大的能够一次填充完毕的第二多边形区域，将所述第二多边形区域作为第二分割网格图案，直至所述网格图案的所有区域被分割完毕，得到多个分割网格图案；
对所述分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格，包括：
从所述分割网格图案中获取第一轮廓环和第二轮廓环；
从所述第一轮廓环中提取任意一个点作为第一发射点，根据所述第一发射点向所述第二轮廓环作第一射线，得到所述第一射线和所述第二轮廓环的交点；
根据所述交点的个数确定所述第一轮廓环和所述第二轮廓环的嵌套位置；所述嵌套位置包括：第一轮廓环包含第二轮廓环的嵌套位置、第二轮廓环包含第一轮廓环的嵌套位置以及第一轮廓环和第二轮廓环分离的嵌套位置；
根据所述嵌套位置，得到待填充子网格；
根据所述相交点对内部的最短路径规划问题以及所述相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合，包括：
根据所述相交点对内部的点的位置确定两点之间最短路径，得到所述相交点对内部的最短路径规划问题；
从任意两个相交点对之间提取第一交叉点和第二交叉点，连接所述第一交叉点和所述第二交叉点，得到连接线段；
搜索所述连接线段和所述待填充子网格的偏移轮廓之间的内部栅格，根据内部栅格的大小确定所述相交点对之间的最短路径，得到所述相交点对之间的最短路径规划问题；
根据所述相交点对内部的最短路径规划问题以及所述相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述交点的个数确定所述第一轮廓环和所述第二轮廓环的嵌套位置，包括：
当所述第一射线和所述第二轮廓环的交点的个数为奇数，则所述第一轮廓环包含在所述第二轮廓环中；
当所述第一射线和所述第二轮廓环的交点的个数为偶数，则从所述第二轮廓环中任意取一个点作为第二发射点；
根据所述第二发射点，向所述第一轮廓环作第二射线，当所述第二射线与所述第一轮廓环的交点为奇数，则所述第二轮廓环包含所述第一轮廓环；
当所述第二射线与所述第一轮廓环的交点为偶数，则所述第一轮廓环与所述第二轮廓环分离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用A*算法对所述最短路径问题集合进行求解，得到所述待填充子网格的最优填充路径，包括：
根据所述最短路径问题集合，构建A*算法的评价函数；
通过所述评价函数对所述相交点对进行评价，得到相交点对中的最佳位置；
根据所述最佳位置，得到最优填充路径。
4.一种基于之字形的多层轮廓图案的激光填充装置，其特征在于，所述装置包括：
获取待填充图案模块，用于获取用于进行轮廓填充的坐标点数据集，根据所述坐标点数据集，在预设坐标系中得到多层散点图；根据所述散点图，逐个连接散点得到待填充图案；
轮廓偏置模块，用于根据等距偏置算法，对所述待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案；根据等距偏置算法，对所述待填充图案进行外轮廓内偏移操作，得到轮廓偏置图案，包括：采用等距偏置算法对所述待填充图案中的不规则的外轮廓进行分割，得到轮廓线段；根据所述轮廓线段和预先设置的偏移距离，将所述轮廓线段的平行线进行偏移，得到偏移平行线；将所述轮廓线段与所述偏移平行线进行相交，得到轮廓偏置图案；
网格法环境建模模块，用于对所述轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案；对所述轮廓偏置图案进行网格法环境建模，得到预处理后的网格图案，包括：获取所述轮廓偏置图案中所有坐标点组成的偏置坐标点集为A{(x1，y1).....(xi,yi)}，其中，(xi,yi)表示偏置坐标点集中第i个坐标点；在进行激光填充前，对所述偏置坐标点集中坐标点进行赋值，得到预处理后的网格图案；其中，对所述偏置坐标点集中坐标点进行赋值为：
ocup(xi,yi)＝1表示激光可以到达的区域，ocup(xi,yi)＝0表示激光不可以到达的区域；
凸分割模块，用于通过最大深度区域分割法对所述网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案；通过最大深度区域分割法对所述网格图案进行凸分割，得到多个分割网格图案，包括：通过最大深度区域分割法选择所述网格图案的最大深度；根据所述最大深度，从所述网格图案中找到最大的能够一次填充完毕的第一多边形区域，将所述第一多边形区域作为第一分割网格图案；通过最大深度区域分割法选择所述网格图案选择第二深度，根据所述第二深度，从所述网格图案中找到第二大的能够一次填充完毕的第二多边形区域，将所述第二多边形区域作为第二分割网格图案，直至所述网格图案的所有区域被分割完毕，得到多个分割网格图案；
内外轮廓辨别模块，用于对所述分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格；对所述分割网格图案进行内外轮廓辨别，得到待填充子网格，包括：从所述分割网格图案中获取第一轮廓环和第二轮廓环；从所述第一轮廓环中提取任意一个点作为第一发射点，根据所述第一发射点向所述第二轮廓环作第一射线，得到所述第一射线和所述第二轮廓环的交点；根据所述交点的个数确定所述第一轮廓环和所述第二轮廓环的嵌套位置；所述嵌套位置包括：第一轮廓环包含第二轮廓环的嵌套位置、第二轮廓环包含第一轮廓环的嵌套位置以及第一轮廓环和第二轮廓环分离的嵌套位置；根据所述嵌套位置，得到待填充子网格；
构建最短路径问题集合模块，用于针对每个所述待填充子网格，设置多条水平线与所述待填充子网格相交，得到相交点对；根据所述相交点对内部的最短路径规划问题以及所述相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合；根据所述相交点对内部的最短路径规划问题以及所述相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合，包括：根据所述相交点对内部的点的位置确定两点之间最短路径，得到所述相交点对内部的最短路径规划问题；从任意两个相交点对之间提取第一交叉点和第二交叉点，连接所述第一交叉点和所述第二交叉点，得到连接线段；搜索所述连接线段和所述待填充子网格的偏移轮廓之间的内部栅格，根据内部栅格的大小确定所述相交点对之间的最短路径，得到所述相交点对之间的最短路径规划问题；根据所述相交点对内部的最短路径规划问题以及所述相交点对之间的最短路径规划问题，构建最短路径问题集合；
最短路径问题集合求解模块，用于利用A*算法对所述最短路径问题集合进行求解，得到所述待填充子网格的最优填充路径，根据所述待填充子网格的最优填充路径，得到所述网格图案的最优填充路径。
5.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至3中任一项所述方法的步骤。
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