一种激光打标彩图方法

1.本发明涉及一种激光打标彩图方法，属于激光打标技术领域。


背景技术：

2.作为继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，激光被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特性，相对传统加工方式，激光综合优势明显。伴随激光技术的不断进步和成本的降低，激光的渗透率不断提升，应用领域也快速从材料加工、通信光存储向科研军事、仪器传感等多领域拓展。随着国内制造业的回暖，以及新兴业务需求的不断增长，国内相关激光产业迎来新一轮的快速增长。
3.激光打标是利用激光的热效应烧蚀掉物体表面材料从而留下永久标记的技术。与传统的电化学、机械等标记方法相比具有无污染、高速度、高质量、灵活性大、不接触工作等优点。近年来，激光打标已经在很多领域取代传统的打标方式而成为常规的加工方式，甚至形成新的工业标准。激光打标机是综合了激光、光学、精密机械、计算机等技术于一体的机电一体化设备。它主要由激光器、光学系统和控制器组成，其中控制器是核心部件。控制器经历了硬件数控(nc)和计算机数控(cnc)两个发展阶段，90年代以来，随着计算机技术的飞速发展，性价比不断提高，基于计算机的数控系统已成为控制系统发展的主流。
4.激光器用于打标应用已经被工业各部门广泛接受，由此对激光彩色打标技术提出了更高的要求。由于激光参数与金属表面产生的颜色是一一对应的，所以无法对图片进行直接加工，不能实现复杂彩图的打标。激光作用于待标记面产生的热效应，使表面形成氧化膜，通过激光束能量和脉冲作用的重叠方式来控制氧化膜的厚度，进而实现不同颜色的标记。关于彩图打标方法，目前已知混色打标方法。混色打标，利用混色原理，将复杂的多彩色打标任务分解为三原色打标进而实现彩色效果，这样的方法要求没打标的色点足够小，且色素分辨率要低于人眼分辨率才可以实现，人眼分辨率为0.02mm，色点与色点距离要小于0.02mm，在这个距离范围内激光束作用时，热效应会互相影响，导致形成氧化膜的厚度发生改变，进而引起色点颜色改变，这个改变不是简单三原色叠加，基于氧化膜的干涉效应是不可预测的，因此不能实现预期效果，最终的打标图会出现颜色混乱的现象。


技术实现要素：

5.本发明目的是提供了一种激光打标彩图方法，能够在形状、颜色、明暗各方面对原图还原，提高对原图的还原度，实现复杂彩图的打标。
6.一种激光打标彩图方法，包括以下步骤：
7.1)选取一张彩图，根据所述彩图特性预设一个正整数值n作为分层数，n取5～20；
8.2)直接使用取色器提取所述彩图的n组不同rgb值或使用描述能力统计法在颜色库中选出描述所述彩图能力最强的n组不同rgb值；
9.3)将所述彩图按照筛选出的描述彩图能力最强n组不同rgb值拆分成n个单一rgb
值对应的图层；具体步骤如下:
10.3-1)建立一个空列表，记为flist，对颜色库中所有数据计算其对应的描述系数dc，将得到的结果递增排序后筛选出n组符合要求的数据放入flist中；
11.3-2)数据筛选完成后，根据列表flist中的n组数据对图片进行分层，把原图的rgb数据转换为三维数组，大小为m
×
p
×
3；
12.3-3)根据flist的n组数据依次生成n个由单一像素值构成、大小为m
×
p
×
3的数组；
13.3-4)将原图数组与生成的n个数组运算求得每个像素点的欧氏距离d
ij
，d
ij
的表达式如下所示：
[0014][0015]
式中的r
oij
、g
oij
、b
oij
代表着在x＝i,y＝j点原图的rgb参数值，rn、gn、bn代表着列表flist中的一组颜色数据，
[0016]
3-5)将生成的n个m
×
p
×
1大小的欧式数组，合并为m
×
p
×
n三维数组，在第三个维度上取其最小值对应的位置，得到m
×
p
×
1的数组m，该数组的每个元素值value代表着在这个像素点最符合的是flist中第value组数据；
[0017]
3-6)对数组m扩展为序列号由1到n、大小为m
×
p
×
1的n个数组，该点value值和扩展后数组的序列号相同该数组取值为1，该点value值和扩展后数组的序列号不同该数组取值为0；
[0018]
3-7)对得到的数组分别乘上flist中与序列号对应的数据值，且将所有的[0,0,0]值修改为[255,255,255]，最终得到n个m
×
p
×
3大小的数组，即分层之后的图片；
[0019]
4)使用激光打标机在目标工作面上逐次打标分层后的各个分图层，最终形成彩色图。
[0020]
优选的，所述步骤2中采用描述能力统计法在颜色库中选出最强描述能力的n组颜色rgb值，具体如下：
[0021]
1)原图片分成n层后，将颜色库的每组数据分别同图片每个像素点的rgb进行作差，求得各像素点之间的欧氏距离d
ij
，
[0022][0023]
式中：r
oij
、g
oij
、b
oij
代表着在x＝i,y＝j点原图的rgb参数值；r
l
、g
l
、b
l
代表着颜色库数据的一组rgb参数值；
[0024]
2)计算每组颜色数据对图片的描述能力根据系数dc，根据dc值大小选出描述所述彩图能力最强的n组不同rgb值，具体计算公式如下所示：
[0025][0026]
[0027]
优选的，所述步骤3中筛选出符合要求的n组数据放入flist的具体步骤如下：
[0028]
1)根据递增排序的dc，依次取出数据；
[0029]
2)判断flist列表中是否存在相近数据，如果存在则返回步骤1，如果不存在则将数据添加到另一个新的flist中；
[0030]
3)判断flist数据数目是否等于n，如果不等于n则返回步骤1，如果是等于n则输出新的flist列表。
[0031]
本发明的优点在于：本发明使图片与激光参数相匹配，可以还原彩图的色彩、形状，对彩色图具有更高的还原性，本发明简化激光打标机的工作过程，提高的工作效率。
附图说明
[0032]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
[0033]
图1为本发明流程结构示意图。
具体实施方式
[0034]
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。
[0035]
一种激光打标彩图方法，包括以下步骤：
[0036]
1)选取一张彩图，根据所述彩图特性预设一个正整数值n作为分层数，n取20；
[0037]
2)直接使用取色器提取所述彩图的n组不同rgb值或使用描述能力统计法在颜色库中选出描述所述彩图能力最强的n组不同rgb值；具体步骤如下：
[0038]
2-1)原图片分成20层后，将颜色库的每组数据分别同图片每个像素点的rgb进行作差，求得各像素点之间的欧氏距离d
ij
，
[0039][0040]
式中：r
oij
、g
oij
、b
oij
代表着在x＝i,y＝j点原图的rgb参数值；r
l
、g
l
、b
l
代表着颜色库数据的一组rgb参数值；
[0041]
2-2)计算每组颜色数据对图片的描述能力根据系数dc，根据dc值大小选出描述所述彩图能力最强的n组不同rgb值，具体计算公式如下所示：
[0042][0043][0044]
得到20组rgb值：[201,143,129]，[161,114,86]，[155,120,98]，[36,35,33]，[2,5,10]，[123,121,145]，[158,127,36]，[188,193,212]，[197,197,197]，[127,83,46]，
[131,115,89]，[164,102,41]，[104,107,122]，[107,146,40]，[135,197,50]，[143,195,58]，[108,168,44]，[115,151,51]，[79,61,47]，[79,80,60]。
[0045]
2-3)将所述彩图按照筛选出的描述彩图能力最强20组不同rgb值拆分成20个单一rgb值对应的图层；具体步骤如下:
[0046]
3-1)建立一个空列表，记为flist，对颜色库中所有数据计算其对应的描述系数dc，将得到的结果递增排序后筛选出20组符合要求的数据放入flist中；具体如下：
[0047]
3-1-1)根据递增排序的dc，依次取出数据；
[0048]
3-1-2)判断flist列表中是否存在相近数据，如果存在则返回步骤1，如果不存在则将数据添加到另一个新的flist中；
[0049]
3-1-3)判断flist数据数目是否等于20，如果不等20则返回步骤1，如果是等于20则输出新的flist列表。
[0050]
3-2)数据筛选完成后，根据列表flist中的20组数据对图片进行分层，把原图的rgb数据转换为三维数组，大小为m
×
p
×
3；
[0051]
3-3)根据flist的20组数据依次生成20个由单一像素值构成、大小为m
×
p
×
3的数组；
[0052]
3-4)将原图数组与生成的20个数组运算求得每个像素点的欧氏距离d
ij
，d
ij
的表达式如下所示：
[0053][0054]
式中的r
oij
、g
oij
、b
oij
代表着在x＝i,y＝j点原图的rgb参数值，rn、gn、bn代表着列表flist中的一组颜色数据，
[0055]
3-5)将生成的20个m
×
p
×
1大小的欧式数组，合并为m
×
p
×
n三维数组，在第三个维度上取其最小值对应的位置，得到m
×
p
×
1的数组m，该数组的每个元素值value代表着在这个像素点最符合的是flist中第value组数据；
[0056]
3-6)对数组m扩展为序列号由1到20、大小为m
×
p
×
1的20个数组，该点value值和扩展后数组的序列号相同该数组取值为1，该点value值和扩展后数组的序列号不同该数组取值为0；
[0057]
3-7)对得到的数组分别乘上flist中与序列号对应的数据值，且将所有的[0,0,0]值修改为[255,255,255]，最终得到20个m
×
p
×
3大小的数组，即分层之后的图片；
[0058]
4)打开激光打标机，设置参数，找到每个图层rgb值对应的打标机工作参数；将20个单色图层输入计算机；设置每个图层对应打标参数。启动打标机，进行打标。