文档介绍：分类号学号 M200972926
学校代码 10487 密级
硕士学位论文
激光三维文字雕刻算法的研究
学位申请人: 张胜森
学科专业: 物理电子学
指导教师: 朱晓教授
答辩日期:
A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering
The Research on the Algorithm of Laser
3D-Text Carving
Candidate : Zhang Shengsen
Major : Physical Electronics
Supervisor : Prof. Zhu Xiao
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074, P. R. China
January, 2012
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究
成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体
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学位论文作者签名:
日期: 年月日
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本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
激光雕刻由于其独特的优势已经逐步替代了传统的机械雕刻与手工雕刻,其应用
范围得到了极大的拓展,在二维标刻、三维内雕等领域已得到了很好的发展,而激光
三维深度雕刻却鲜有报道。本论文主要解决了激光三维文字雕刻中三维文字构造算法
的问题,提出了一种轮廓坡度可调节的三维文字构造算法,并在此基础上结合需求,
对算法在性能和复杂度两个方面进行改进。本论文主要工作可总结如下:
(1) 从激光加工的特点与二维文字与三维文字的联系出发,提出了三维文字构造算
法的模型框架,并提供了相应的解决方案。
(2) 针对三维文字图像的畸变和边缘变化陡峭的问题,提出了基于骨架点映射的三
维文字构造算法,并且映射函数的使用可令得到的三维文字轮廓曲率可调。针对手工
文字雕刻时,不同的笔划有着不同的深度的特点,设计了基于边缘点映射的三维立体
文字构造算法。结合基于边缘点映射和基于骨架点映射两种构造算法的特点,提出了
一种混合式的三维文字构造算法,算法能综合两种方法的优点,可以达到很好的效果。
(3) 在三维文字的后处理上,一方面采用图像低通滤波代替传统的 NURBS 曲面重
构,另一方面结合三维文字的特点提出 4 条准则,并设计了以该准则为核心的迭代算
法,经过两步处理的三维立体文字有着平滑的轮廓。
(4) 采用实验室自主研发的激光三维深雕设备,搭建平台,在铝材、黄铜等材料上
进行算法模型验证和工程实践,实现三维深雕。并对本文提出的三种文字构造算法进
行了实验验证。
关键词: 激光三维雕刻三维立体文字细化算法距离变换
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Laser engraving has gradually replaced the traditional mechanical and manual sculpture
for its unique advantage, and its application range has been greatly expanded. There is a
good development of 2-D marking, 3-D inside engraving, but it is reported rarely that 3D
deep carving is done.