激光打標(biāo)的幾種PS圖像處理方法

曹雪璐， 鄭志軍， 楊林豐

(華南理工大學(xué) 機械與汽車工程學(xué)院工程訓(xùn)練中心，廣東 廣州 510641)

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·專題研討——虛擬仿真實驗教學(xué)(21)·

激光打標(biāo)的幾種PS圖像處理方法

曹雪璐， 鄭志軍， 楊林豐

(華南理工大學(xué) 機械與汽車工程學(xué)院工程訓(xùn)練中心，廣東 廣州 510641)

激光打標(biāo)技術(shù)是一種非接觸、無污染、無磨損的標(biāo)記工藝，可在材料表面留下永久性標(biāo)記。Photoshop軟件是一個圖像處理與繪圖軟件，利用其廣泛的編修與繪圖工具，可以更有效地進(jìn)行圖片編輯工作。由于激光打標(biāo)只能標(biāo)刻高于某一灰度值(該灰度值在打標(biāo)時可設(shè)定)的較深的顏色，沒有漸變效果，所以要求所做的圖像最好為純黑純白的圖像。本文探討了幾種Photoshop圖像處理方法，分別采用曲線工具、濾鏡工具、位圖模式將彩色圖像處理成適合激光打標(biāo)的純黑純白圖像，激光打標(biāo)出的圖像效果良好，生動逼真。采用曲線工具調(diào)節(jié)后的人物清晰可辨；采用濾鏡工具中的影印效果后人物輪廓清晰；采用繪圖筆效果后的人物如素描；采用位圖模式，將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槭杳懿煌狞c狀，經(jīng)過激光打標(biāo)到金屬名片上的人物圖像栩栩如生。學(xué)生可以根據(jù)個人喜好采用不同的工具處理。

激光打標(biāo)； 圖像處理； Photoshop軟件； 純黑純白圖像

0 引 言

激光打標(biāo)技術(shù)是激光加工最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一[1]。激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法[2-3]。激光打標(biāo)技術(shù)作為一種現(xiàn)代精密加工方法[4-6]，與傳統(tǒng)的加工方法相比，具有無與倫比的優(yōu)勢：采用激光加工可以保證工件的原有精度，同時對材料的適應(yīng)性較廣，各種金屬及部分非金屬，可以在材料的表面制作出非常精細(xì)的標(biāo)記且耐久性非常好。激光的空間控制性和時間控制性很好，特別適用于自動化加工和特殊面加工。且加工方式靈活，激光加工系統(tǒng)與計算機數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動化加工設(shè)備，可以打出各種文字、符號和圖案，易于用軟件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)圖樣，更改標(biāo)記內(nèi)容，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)高效率、快節(jié)奏的要求。激光加工和傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷相比，沒有污染源，是一種清潔無污染的高環(huán)保加工技術(shù)。

目前激光加工已經(jīng)成為華南理工大學(xué)工程訓(xùn)練課程之一。該課程主要教學(xué)生用YAG激光打標(biāo)機在金屬名片上面雕刻自己制作的圖案。在激光打標(biāo)時用的控制軟件為EzCad2.0。本課程采用Photoshop(簡稱PS)軟件作圖。Photoshop軟件是一個圖像處理與繪圖軟件，利用其廣泛的編修與繪圖工具，可以更有效地進(jìn)行圖片編輯工作[7-8]，將做好的圖像保存為.jpg或.bmp格式，然后圖像輸入到EzCad2.0軟件中進(jìn)行激光打標(biāo)。由于激光打標(biāo)只能打高于某一灰度值(該灰度值在打標(biāo)時可設(shè)定)的較深的顏色，沒有漸變效果，所以要求所做的圖像最好為純黑純白圖像。學(xué)生可以利用Photoshop軟件中提供的形狀設(shè)計圖案，也可以處理現(xiàn)成的圖像。本文探討了幾種PS圖像處理方法，將彩色圖像處理為適合激光打標(biāo)的黑白圖像，在此以一張彩色人物圖像為例進(jìn)行示范。

1 提供激光打標(biāo)的設(shè)施

(1) 材料。鋁合金金屬名片用于圖案加工，名片規(guī)格為86 mm×54 mm。

(2) 軟件。使用Photoshop CS5軟件進(jìn)行激光打標(biāo)圖案設(shè)計，圖片保存為.jpg或.bmp格式。

(3) 加工設(shè)備。YAG激光打標(biāo)機，打標(biāo)機操作軟件為EzCad2.0。

2 圖像處理

2.1 彩色圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶葓D像

要將彩色圖像處理為適合激光打標(biāo)的黑白圖像，首先是使彩色的三基色(紅R、綠G、藍(lán)B)分量值統(tǒng)一為灰度值，也就是將彩色圖像處理為灰度圖像，之后再把轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕叶葓D像處理為純黑純白圖像[9-11]。首先用Photoshop軟件打開所要處理的彩色圖像，如圖1所示。

將該圖像轉(zhuǎn)變成灰度圖像的方法有兩種。方法1：點擊“圖像-模式-灰度”。方法2：點擊“圖像-調(diào)整-去色”。轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶葓D像的效果如圖2所示。

圖1 在Photoshop中打開的彩色圖像

圖2 轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶葓D像的效果

2.2 灰度圖像處理成純黑純白圖像

將彩色圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶葓D像，再分別采用曲線工具、濾鏡工具、位圖模式將其處理成純黑純白圖像。

(1)采用曲線工具調(diào)整。在使用之前簡單介紹一下曲線工具的原理[12]。曲線工具可以調(diào)整圖片的明暗對比度。Photoshop把圖像大致分成三部分：暗調(diào)、中間調(diào)、高光。曲線工具窗口如圖3所示?！扒€”左下角的端點代表暗調(diào)，右上角的端點代表高光，中間的過渡代表中間調(diào)。兩個端點可以分別調(diào)整，把暗調(diào)端

圖3 曲線窗口

點向右調(diào)可以使圖像的暗調(diào)部分變亮，把高光端點向左調(diào)可以使高光部分變暗，而改變中間調(diào)(在線條上單擊即可產(chǎn)生拖動點)可以使圖像整體變亮或變暗，但明暗對比沒有變化。

現(xiàn)在將之前的灰度圖像進(jìn)一步處理。在Photoshop菜單欄中點擊“圖像—調(diào)整—曲線”調(diào)用曲線工具，或使用快捷鍵“ctrl+M”。把暗調(diào)端點向右調(diào)至中間位置，把高光端點向左調(diào)至中間位置使曲線處于豎直狀態(tài)，如圖4所示。調(diào)好點擊“確定”即可。灰度圖像就變成了純黑純白圖像，原來顏色較淺的部分變成白色，顏色較深的部分變成黑色。

這樣圖像就變成純黑純白圖像了(如圖5(a)所示)，激光打標(biāo)是打黑色部分，為了使打出了的圖片頭發(fā)是黑的，臉是白的，我們把圖像黑白顛倒一下(點擊“圖像-調(diào)整-反相”)，黑白顛倒后的圖像如圖5(b)所示，把圖片保存為.jpg或.bmp格式。激光打標(biāo)圖5(b)到金屬名片上的效果如圖5(c)所示。激光打標(biāo)出來的人物圖像清晰可辨。

圖4 用曲線工具調(diào)節(jié)的效果

(a)采用曲線工具調(diào)節(jié)后的純黑純白圖像(b)黑白顛倒后的圖像(c)激光打標(biāo)效果圖

圖5 采用曲線工具調(diào)節(jié)

(2)采用濾鏡工具。濾鏡主要是用來實現(xiàn)圖像的各種特殊效果，它在Photoshop中具有非常神奇的作用[13-15]。在此我們分別采用的是濾鏡中的影印和繪圖筆效果來處理圖像。效果處理后的高亮區(qū)顯示為前景色，陰影區(qū)顯示為背景色，要將圖像處理為純黑純白圖像，所以設(shè)定當(dāng)前色為黑色，背景色為白色。

現(xiàn)在將之前的灰度圖像進(jìn)一步處理。在Photoshop菜單欄中點擊“濾鏡-素描-影印”，可以略微調(diào)節(jié)一下細(xì)節(jié)和暗度，達(dá)到理想效果。如圖6所示。

圖6 用濾鏡-影印工具調(diào)節(jié)的效果

應(yīng)用影印效果后的圖像如圖7(a)所示。同樣我們把圖像黑白顛倒一下，如圖7(b)所示，把圖片保存為.jpg或.bmp格式。激光打標(biāo)圖7(b)到金屬名片上的效果如圖7(c)所示。激光打標(biāo)出來的圖像輪廓清晰。

(a)采用影印效果調(diào)節(jié)后的純黑純白圖像(b)黑白顛倒后的圖像(c)激光打標(biāo)效果圖

圖7 采用曲線工具調(diào)節(jié)

同理，采用繪圖筆效果處理，在Photoshop菜單欄中點擊“濾鏡-素描-繪圖筆”，可以略微調(diào)節(jié)一下描邊長度和明暗平衡，達(dá)到理想的效果，如圖8所示。

圖8 用濾鏡-繪圖筆工具調(diào)節(jié)的效果

圖像應(yīng)用繪圖筆效果后，如圖9(a)所示。同樣我們再黑白顛倒一下，如圖9(b)所示，把圖片保存為.jpg或.bmp格式。激光打標(biāo)圖9(b)到金屬名片上的效果如圖9(c)所示。激光打標(biāo)出來的圖像有素描的效果。

(a)繪圖筆效果調(diào)節(jié)后的純黑純白圖像(b)黑白顛倒后的圖像(c)激光打標(biāo)效果圖

圖9 采用曲線工具調(diào)節(jié)

其他的濾鏡效果也可以嘗試，在此不一一列舉。

(3) 采用位圖模式。位圖模式只有黑色和白色兩種顏色來表示圖像中的像素。位圖模式也稱為黑白圖像或者是1位圖像。現(xiàn)在將之前的灰度圖像進(jìn)一步處理[16]。在Photoshop菜單欄中點擊 “圖像-模式-位圖”，方法使用“擴(kuò)散仿色”。在默認(rèn)情況下，我們可以看到“圖像-模式-位圖”不可用，是灰色的。轉(zhuǎn)位圖之前，需要將圖像轉(zhuǎn)換為灰度模式，再轉(zhuǎn)換為位圖即可。

轉(zhuǎn)成位圖模式的圖像如圖10(a)所示。同理黑白顛倒成圖10(b)，把圖像保存為.bmp格式。激光打標(biāo)圖10(b)到金屬名片上的效果如圖10(c)所示。激光打標(biāo)出來的圖像看起來有顏色深淺變化，人物更加逼真。

3 結(jié) 語

在激光加工課程中，學(xué)生用photoshop軟件制作或處理圖像，相對簡單并且效果較好。本文探討了幾種PS圖像處理方法，分別采用曲線工具、濾鏡工具、位圖模式將彩色圖像處理成適合激光打標(biāo)的純黑純白圖像，激光打標(biāo)出的圖像效果良好，生動逼真。采用曲線工具調(diào)節(jié)將暗調(diào)部分變亮，高亮部分變暗，調(diào)節(jié)后的人物清晰可辨。采用濾鏡工具中的影印效果后人物輪廓清晰，而采用繪圖筆效果后的人物如素描。采用位圖模式，將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槭杳懿煌狞c狀，經(jīng)過激光打標(biāo)到金屬名片上的人物圖像栩栩如生。采用不同的photoshop工具可以達(dá)到不同的效果，根據(jù)自己的喜好可以進(jìn)行不同的處理。當(dāng)然還有一些其他的處理方法，可以不斷嘗試，從而找到更加逼真的圖像處理效果。

圖10 采用曲線工具調(diào)節(jié)

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Several Image Processing Methods for Laser Marking with Photoshop Software

CAOXue-lu,ZHENGZhi-jun,YANGLin-feng

(School of Mechanical and Automotive Engineering, South China University of Technology,Guangzhou 510641, China)

Laser marking is a non-contact, non-polluting and non-wear marks technology, and can producing permanent mark on the material surface. Photoshop is an image processing and graphics software. Picture editing can be carried out more effectively with the help of its editing and drawing tools. As laser marking technology can only mark a certain gray value of darker colors, images have to be processed into black-white form. Several image processing methods using Photoshop software are discussed in this paper. Suitable black-white images are successfully completed with the help of curve tools, filters tool and the bitmap mode. Samples of the images printed by laser marking are in good quality. People images can be more clearer with the help of curves tool, and the character outlines look like sketch after using filter tools. Bitmap mode can transfer images into different point cloud, which are finally used to produced life-like pictures. Students can choose freely different processing tools according to their personal preferences.

laser marking； image processing； Photoshop software； black-white image

2014-10-17

2009年國家級實驗教學(xué)示范中心“華南理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心”建設(shè)項目

曹雪璐(1987-)，女，山東德州人，碩士，助理實驗師，主要從事本科生激光加工教學(xué)及表面改性等方面的研究。

Tel.：020-87112953；E-mail：mexlcao@scut.edu.cn

TP 381

A

1006-7167(2015)05-0071-04