一种大理石纹理雕刻方法及系统

技术领域

本发明涉及雕刻技术技术领域，更具体的说是涉及一种大理石纹理雕刻方法及系统。

背景技术

目前，大理石是一种高档建筑材料，因其美观、亮丽的质感和自然纹理而备受欢迎，大理石影雕的加工方法对工匠的手艺和艺术水平要求高，因此人工成本也很高。计算机影雕技术是通过计算机软件技术将一张数码照片转换成类似影雕效果的“二值化”图，再借助数控机床上的雕刻刀具对“二值化”图中的白点进行微小钻孔的方法来替代人工影雕。

但是，传统的计算机影雕技术需要依靠自身经验，对已有的大理石纹理数字模型按需求进行调整变形，再由专业数控编程人员使用商业数控编程软件得到加工刀具路径，最后进行雕刻加工存在，需要针对每个模型进行特定的调整编辑，不具有通用性，加工效率低下。

因此，如何提供一种简单高效通用的雕刻方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种大理石纹理雕刻方法，解决了现有雕刻方法加工方法繁琐，加工效率低且不具有通用性的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大理石纹理雕刻方法，包括：

采集天然大理石图像；

对所述天然大理石图像进行纹理识别得到二值图像；

对所述二值图像中进行像素点扫描，得到待雕刻的黑色像素点集合；

将所述黑色像素点集合中的点作为雕刻触点，基于所述雕刻触点计算得到天然大理石纹理雕刻路径数据；

根据所述雕刻路径数据对待处理石材进行大理石纹理雕刻。

优选的，所述采集天然大理石图像具体包括：

将所述天然大理石放入清洗介质中进行超声波清洗处理；

对清洗处理后的所述天然大理石进行干燥处理；

通过相机拍摄干燥处理后的所述天然大理石图像。

优选的，对所述天然大理石图像进行纹理识别得到二值图像，具体包括：

通过对采集的天然大理石图像进行灰度化处理、中值滤波处理和二值化处理，对天然大理石图像的纹理进行识别，得到二值图像。

优选的，所述灰度化处理具体包括：

所述天然大理石图像颜色中红、绿、蓝三个分量分别乘上不同的权值，再对加权后的三个分量求算术平均值，作为最终的灰度值，将所述天然大理石图像转化为灰度图像；

所述中值滤波处理具体包括：

中值滤波采用一个含有奇数个点的滑动窗口，将窗口中各点灰度值的中值代替指定点的灰度值；采用二维矩形窗口对所述灰度图像进行滤波。

优选的，所述二值化处理具体包括：

通过固定域值分割的方法对经过滤波的所述灰度图像进一步处理，得到二值图像，所述二值图像中大理石纹理呈现黑色，背景以及大理石纹理间隙呈现白色；

对经过滤波的所述灰度图像进一步处理具体包括：

S1将滤波后的所述灰度图像平均分成若干个小矩形；

S2每个所述小矩形内所有像素灰度值按由小到大的顺序排队，取中间值作为本小矩形的域值；

S3每个所述小矩形内通过固定域值分割方法，将小矩形内各个像素灰度值变换成255或0，即白色或黑色；

S4重复S3，直到全部像素处理完毕。

优选的，对天然大理石图像的纹理进行识别，具体包括：

通过细化算法：D

优选的，对所述二值图像中进行像素点扫描，得到待雕刻的黑色像素点集合，具体包括：

按照预设路线逐行扫描所述二值图像中的像素点，记录每一行的所述黑色像素点位置、数量，得到每一行待雕刻的黑色像素点集合。

优选的，基于所述雕刻触点计算得到天然大理石纹理雕刻路径数据，具体包括：

将黑色像素点集合中的点作为雕刻触点D

其中，S为加工刀具路径的刀位点，δ为加工余量，R为刀具半径，r为刀角半径，

一种大理石纹理雕刻系统，包括：

采集单元：用于采集天然大理石图像；

图像处理单元：对所述天然大理石图像进行纹理识别得到二值图像；

图像扫描单元：对所述二值图像中进行像素点扫描，得到待雕刻的黑色像素点集合；

雕刻路径规划单元：将所述黑色像素点集合中的点作为雕刻触点，基于所述雕刻触点计算得到天然大理石纹理雕刻路径数据；以及

雕刻处理单元：根据所述雕刻路径数据对待处理石材进行大理石纹理雕刻。

优选的，还包括：

处理单元：用于将所述天然大理石放入清洗介质中进行超声波清洗处理；对清洗处理后的所述天然大理石进行干燥处理。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种大理石纹理雕刻方法，通过对采集的大理石图像进行灰度化处理降低了彩色图像处理难度，中值滤波处理滤除了脉冲干扰以及图像扫描噪声，二值化处理凸显并保留采集图像中的纹理信息，通过扫描二值图像中的像素点得到待雕刻的黑色像素点集合即纹理像素点集合；将纹理像素点集合中的点作为雕刻触点，基于雕刻触点计算得到天然大理石纹理雕刻路径数据；实现了针对不同的天然大理石纹理能够自适应调整雕刻路径，具有通用性，提高了雕刻效率高，且成本低，适合推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的大理石纹理雕刻方法流程图。

图2附图为本发明提供的灰度图像进一步处理方法流程图。

图3附图为本发明提供的大理石纹理雕刻系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种大理石纹理雕刻方法，包括：

采集天然大理石图像；

对天然大理石图像进行纹理识别得到二值图像；

对二值图像中进行像素点扫描，得到待雕刻的黑色像素点集合；

将黑色像素点集合中的点作为雕刻触点，基于雕刻触点计算得到天然大理石纹理雕刻路径数据；

根据雕刻路径数据对待处理石材进行大理石纹理雕刻。

本发明另一实施例公开了一种大理石纹理雕刻方法，包括：

采集天然大理石图像；

优选的，将天然大理石放入清洗介质中进行超声波清洗处理；对清洗处理后的天然大理石进行干燥处理；通过相机拍摄干燥处理后的天然大理石图像。

优选的，将天然大理石放入清洗介质中，在超声波的功率为40-60KW，频率为20-25KHZ的条件下，按照1-2分钟/个的速度进行超声波清洗处理；然后将石材进行风切吹干或干燥处理。

优选的，通过超声波清洗的应用，使天然大理石板面预处理达到了更高的清洁度，便于进行清晰图像采集，提高纹理识别精度和效率。

对天然大理石图像进行纹理识别得到二值图像；

优选的，通过对采集的天然大理石图像进行灰度化处理、中值滤波处理和二值化处理，对天然大理石图像的纹理进行识别，得到二值图像。

优选的，灰度化处理具体包括：天然大理石图像颜色中红、绿、蓝三个分量分别乘上不同的权值，再对加权后的三个分量求算术平均值，作为最终的灰度值，将天然大理石图像转化为灰度图像。

优选的，彩色有多种表示方法，本发明采用的是RGB表示法，RGB表示法将颜色分成红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三个分量，每个分量在计算机中由一个字节表示，可分为256个等级(0-256)，由三个分量的不同组合就可以合成自然界中的任何一种颜色。

优选的，根据实验和理论推导证明，当ω

优选的，通过将采集的彩色图像转换成灰度图像，与彩色图像相比，灰度图占内存小，运算速度快；图像灰度化后，可在视觉上增加对比，更加突出目标区域。

优选的，中值滤波处理具体包括：中值滤波采用一个含有奇数个点的滑动窗口，将窗口中各点灰度值的中值来代替指定点的灰度值；对于奇数个元素，中值是按大小排序后，中间的数值；对于偶数个元素，中值是指排序后中间两个元素灰度值的平均值；采用二维矩形窗口对灰度图像进行滤波。

优选的，中值滤波可以克服线性滤波器如最小均方滤波、均值滤波等带来的图像细节模糊，而且中值滤波处理滤除了脉冲干扰以及图像扫描噪声，使得图像更加清晰。

优选的，二值化处理具体包括：通过固定域值分割的方法对经过滤波的灰度图像进一步处理，得到二值图像，二值图像中大理石纹理呈现黑色，背景以及大理石纹理间隙呈现白色。

如图2所示，对经过滤波的灰度图像进一步处理具体包括：

S1将滤波后的灰度图像平均分成若干个小矩形；

S2每个小矩形内所有像素灰度值按由小到大的顺序排队，取中间值作为本小矩形的域值；

S3每个小矩形内通过固定域值分割方法，将小矩形内各个像素灰度值变换成255或0，即白色或黑色；

S4重复S3，直到全部像素处理完毕。

优选的，对天然大理石图像的纹理进行识别，具体包括：

通过细化算法：D

对二值图像中进行像素点扫描，得到待雕刻的黑色像素点集合；

优选的，按照预设路线逐行扫描二值图像中的像素点，记录每一行的黑色像素点位置、数量，得到每一行待雕刻的黑色像素点集合。

将黑色像素点集合中的点作为雕刻触点，基于雕刻触点计算得到天然大理石纹理雕刻路径数据；

优选的，将黑色像素点集合中的点作为雕刻触点D

其中，S为加工刀具路径的刀位点，δ为加工余量，R为刀具半径，r为刀角半径，

根据雕刻路径数据对待处理石材进行大理石纹理雕刻。

优选的，当存在多个待雕刻路径数据时，刀具轨迹为：

根据待雕刻路径数据计算雕刻路径长度，并进行雕刻路径长度比较；

将刀具保持高度一不变水平移动至距离刀具最近最长的第一个待雕刻路径起点上方，将刀具垂直向下运动到第一个待雕刻路径起点下方高度二处按照对应的雕刻路径数据进行雕刻；

雕刻完距离刀具最近最长的雕刻路径后，按顺序雕刻距离刀具最近第二长的雕刻路径，以此类推直至雕刻完所有待雕刻路径；可减少雕刻路线的转折次数，从而提高雕刻加工效率，实现了针对不同的天然大理石纹理能够自适应调整雕刻路径，具有通用性，且成本低，适合推广使用。

优选的，将雕刻路径数据转换为数控代码，通过雕刻机读取数控代码完成雕刻。

如图3所示，一种大理石纹理雕刻系统，包括：

采集单元：用于采集天然大理石图像；

图像处理单元：对天然大理石图像进行纹理识别得到二值图像；

图像扫描单元：对二值图像中进行像素点扫描，得到待雕刻的黑色像素点集合；

雕刻路径规划单元：将黑色像素点集合中的点作为雕刻触点，基于雕刻触点计算得到天然大理石纹理雕刻路径数据；以及

雕刻处理单元：根据雕刻路径数据对待处理石材进行大理石纹理雕刻。

优选的，还包括：

处理单元：用于将天然大理石放入清洗介质中进行超声波清洗处理；对清洗处理后的天然大理石进行干燥处理。

优选的，处理单元、采集单元、图像处理单元、图像扫描单元、雕刻路径规划单元和雕刻处理单元按顺序依次连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种大理石纹理雕刻方法，通过对采集的大理石图像进行灰度化处理降低了彩色图像处理难度，中值滤波处理滤除了脉冲干扰以及图像扫描噪声，二值化处理凸显并保留采集图像中的纹理信息，通过扫描二值图像中的像素点得到待雕刻的黑色像素点集合即纹理像素点集合；将纹理像素点集合中的点作为雕刻触点，基于雕刻触点计算得到天然大理石纹理雕刻路径数据；实现了针对不同的天然大理石纹理能够自适应调整雕刻路径，具有通用性，提高了雕刻效率高，且成本低，适合推广使用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。