[发明专利]一种基于正弦曲线灰度显示的绘画方法

说明书

本发明公开了一种基于正弦曲线灰度显示的绘画方法，通过采用设定轨迹(如螺旋线)叠加正弦波进行绘画，控制方案简单，对硬件系统要求较低，无需复杂的轨迹规划、大量的运算、复杂的机械臂等多自由度机械结构，生成轨迹无冗余，效率高，最低仅需两自由度的硬件系统即可实现机器人绘画；对于预绘制的图像的分辨力没有较高要求，内容可以但不限于照片、漫画，也可以包含文字，使用范围更加宽泛；支持个性定制，可根据个人喜好与审美，修改轨迹的中心点、间距、圈数，以及正弦曲线的幅值等参数，很容易生成不同的绘画轨迹。

技术领域

本发明属于计算机绘图领域，可用于快速、高精度绘制图片，将在机器人绘画和激光雕刻等领域具有重要的应用。

背景技术

机器人技术是当代一项非常重要的高科技新技术，涉及控制技术、计算机技术、传感器技术、仿生学等多学科的交叉与融合。随着机器人技术的发展，其应用范围也逐渐扩大，目前已从工业领域扩大到各行各业。随着对机器人技术研究的不断深入，人们渐渐倾向于研究能够模仿人类特定行为的类人机器人，书写与绘画是人类的重要特征之一，因此研制具有模仿人类书写与绘画功能的机器人是人类的愿望之一。目前，对于写字机器人的研究较多，而对绘画机器人的研究相对较少。

在绘画机器人的研制方面,日本的安川电机及川田工业将其事先编制好的程序植入他们研发的机器人内,从而进行绘画的表演。同时,在德国也有关于机器人自动绘画方面的实验,他们主要采用了图像处理技术中的边缘提取手段,简单的提取了轮廓,但效果不是很逼真,且线条比较凌乱。在Fujiwara研制的漫画绘制机器人中,对人脸线条做了变形处理,得到漫画效果。

国内的研究较少起步也晚，上海交通大学的机器人研究所研制的漫画机器人可以自动绘制漫画化的人脸肖像,已经在东莞科技馆等地投入使用。台湾科技大学的Chyi-YeuLin设计的绘画机器人基于服务机器人，故有两个机械臂，但在实现绘画功能时只用了一个机械臂。同时香港中文大学的Ka Wai Kwok也设计了平台式绘画机器人。

目前较为常见机器人绘画方法有两种。一是打点法，即先将图画处理成线条，再将线条分解成点集后解算逆解，最后机器人按这些点形成图画，不能体现绘画机器人仿人的特点，且笔迹不光滑、重影严重，通用性不强。二是路径规划法，该方法是取较为密集的所需绘制图案的关键点后，用一根根矢量线段从起始点到终点连接起来，绘制所需图案。这是目前比较普遍的机器人绘画方法，上述机器人多采用此方法，但其只能完成轮廓图或漫画，在艺术表现力上有很大不足，绘制的图画灰度无法柔和、连续地变化，缺乏真实感和感染力。

发明内容

为了克服目前机器人绘画方法的诸多不足之处，并提供全新的机器人绘画思路，本发明提供一种绘画的新方法：以设定的轨迹叠加正弦曲线，进行画作的绘制，且对硬件要求较低，支持个性定制，具有广阔的应用前景。不仅可以用作机器人绘画方法，还可用于软件生成图片，或进行拓展，作为雕刻方法等。

一种基于正弦曲线灰度显示的绘画方法，包括：

第一步、选择欲绘制的图片；

第二步、将第一步选择的图片的RGB图像转换为灰度图；

第三步、获取所述图片的大小(DX,DY)；以图片中点为起点，设定螺旋线轨迹：

其中，L为影响螺线间距离的系数，k表示第i圈螺旋线上的离散点的序号；t_ik表示第i圈螺旋线上的第k个离散点的极角：t_ik＝2πi-kτ_i，τ_i表示第i圈螺旋线上相邻离散点的角度间隔：且τ_i需随螺旋线圈数增大而减小，保证螺线上相邻离散点的线间隔不变；j_i表示第i圈螺旋线上离散点数量；