一種基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于輪廓偏置的發(fā)光字均勻布孔方法，包括如下步驟：輸入待處理輪廓文件，孔半徑R，孔孔平均間距Dave、最小間距Dmin，孔到輪廓邊界距離Db；將輪廓曲線組離散成多邊形組，并標定各多邊形方向；對多邊形組進行連續(xù)偏置，其中首次偏置距離為Db，后續(xù)偏置距離為Dave；以Dave為間距在每個偏置多邊形上生成一連串孔，其中孔圓心落在偏置多邊形上，半徑為R；對得到的所有孔進行兩兩距離檢測，刪除任意兩個實際孔間距小于給定Dmin值的其中一個孔。本發(fā)明用偏置法等距布孔，得到的孔位分布均勻，脈絡清晰，且能避免孔孔重疊或間距過小的情況。
【專利說明】一種基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在輪廓內均勻布孔領域，尤其涉及一種基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法。
【背景技術】
[0002]在科學技術迅猛發(fā)展的現(xiàn)代社會，戶外廣告引用了不少新材料、新技術、新設備，并成為美化城市的一種藝術品，是城市經(jīng)濟發(fā)達程度的標志之一。傳統(tǒng)的戶外廣告標識字體，主要采用霓虹燈、日光燈管或大功率化學氣體燈泡作為主光源，光源一般內置在密閉燈箱內，需要高壓電源使其發(fā)光，發(fā)熱嚴重，大約是發(fā)光耗電量的兩倍，且熱量在密閉箱體內難以散發(fā)，長期高溫易導致光源壽命下降。LED沖孔發(fā)光字又叫外露發(fā)光字，是指用鍍鋅板、鋁板等面板作為字體基板，通過對基板進行切割、沖孔、烤漆、安裝并對字體筆畫進行拼裝焊接而形成的發(fā)光標識。與內置光源的發(fā)光字相比，外露發(fā)光字具有如下優(yōu)點:(I)發(fā)光強度高，光源直接裸露可以有效提高發(fā)光亮度，是傳統(tǒng)立體發(fā)光字的4?5倍；(2)安全，用金屬作為字殼，高散熱、全防水的光源模塊固定其上，字體背后有骨架支撐，可在9級臺風環(huán)境下正常工作；(3)壽命長，壽命長達5?10萬小時，以每天10小時計，可用15?20年；(4)安裝簡單，維護方便。
[0003]文獻方面，中國專利文獻CN201954483U(申請?zhí)?01020223018.5)公開了一種LED沖孔發(fā)光系統(tǒng)，包括基板，基板下方均勻布設LED光源,基板上對應一 LED燈的位置沖制有透光孔，基板上對應于LED光源的中部設有定位穿孔，LED光源中部設有固定孔，固定螺栓或鉚釘穿過基板上螺栓穿孔及固定孔實現(xiàn)固定連接。該系統(tǒng)結構簡單，安裝拆卸、定點維修方便。
[0004]中國專利文獻CN202523359U(申請?zhí)?01120572118.3)公開了一種LED沖孔發(fā)光字，包括LED光源、鋁板外殼、底架，鋁板外殼上沖制有數(shù)個LED孔位，LED光源用固定部件固定于每個LED孔位上，底架兩側設有安裝角碼，安裝角碼通過爆炸螺絲固定于墻上。該發(fā)光字具有光源穩(wěn)定、亮度超高、防水性好、安裝性能高等優(yōu)點。
[0005]中國專利文獻CN202677766U(申請?zhí)?01220292520.0)公開了一種外露發(fā)光字用鋁型材，包括條體、角形凸體、面板限位凸條和底板限位凸條，角形凸體、面板限位凸條和底板限位凸條位于條體的同一側面上，且與條體一體擠出成型；角形凸條、面板限位凸條和底板限位凸條在條體上縱向設置并與條體同長，角形凸條和面板限位凸條位于條體的前側，底板限位凸條位于條體的寬度方向的后側；角形凸條與面板限位凸條之間的空間為面板安裝槽。用該型材制作的發(fā)光字具有立體感強的特點。
[0006]根據(jù)上述文獻分析可知，現(xiàn)有文獻對LED沖孔發(fā)光字的研究多集中在其制作過程、材料或工藝上，而針對LED燈泡(孔)如何在字上自動均勻排布的報道幾乎為零。

【發(fā)明內容】

[0007]為了填補現(xiàn)有技術在LED沖孔發(fā)光字自動排孔技術中的空白，提高排孔的效率和均勻性，本發(fā)明提供一種基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法。針對輸入的字輪廓，該方法對輪廓進行預處理，然后在輪廓內部生成連續(xù)等距的偏置多邊形，再在每個偏置多邊形上均勻排布小孔，最后刪除距離過近的孔并輸出孔位。
[0008]一種基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法，包括如下步驟:
[0009]步驟1:輸入待處理發(fā)光字的字輪廓文件、孔半徑R、孔孔平均間距Dave、孔孔最小允許間距Dmin和孔到輪廓邊界距離Db ；
[0010]步驟2:將步驟I中的字輪廓文件中字輪廓曲線組離散成多邊形組，并根據(jù)各多邊形所處位置標定其順逆時針方向；
[0011]步驟3:對上述多邊形組進行連續(xù)偏置得到偏置多邊形，其中首次偏置距離為Db，后續(xù)偏置距離為Dave ；
[0012]步驟4:以Dave為間距在上述每個偏置多邊形上生成一連串孔，其中孔圓心落在偏置多邊形上，半徑為R，最終得到填充字輪廓內部的一系列孔；
[0013]步驟5:對上述所有孔進行兩兩距離檢測，刪除任意兩個實際孔間距小于給定Dmin值的其中一個孔，得到孔位文件；
[0014]步驟6:輸出孔位文件至沖孔機床進行加工。
[0015]步驟I中，所述字輪廓文件可以是矢量圖文件；也可以是可以轉化為矢量圖文件其他格式文件；對于字體問價，由于對分辨率要求不是很高，所以，為提高處理效率，作為優(yōu)選，所述字輪廓文件可以是矢量圖文件；矢量圖文件中每個字體由一系列樣條曲線組成。字輪廓矢量圖可在CorelDRAW、AutoCAD等常用平面設計軟件中制作完成，文件保存成DXF格式或其他易讀接口格式。
[0016]孔半徑R、孔孔平均間距Dave、孔孔最小允許間距Dmin —般均根據(jù)實際LED安裝需要確定，例如，所述孔孔最小允許間距Dmin用來防止偏置法生成的孔在某些位置上孔孔重疊或間距過小的異?，F(xiàn)象?？椎捷喞吔缇嚯xDb —般根據(jù)發(fā)光字體的美觀效果，多次試驗確定。
[0017]所述步驟2中將字輪廓曲線組離散成多邊形組后，得到的多邊形字輪廓須保持原來曲線字輪廓的形狀，特別是針對“宋體”、“黑體”等棱角較為分明的漢字字體。作為優(yōu)選的方案:步驟2中，將字輪廓文件中字輪廓曲線組離散成多邊形組的方法為:
[0018]步驟2-1:對字輪廓曲線組中某一條樣條曲線的參數(shù)域進行等分并記為V;
[0019]步驟2-2:設該樣條曲線的節(jié)點矢量為U，求W=VUU，其中U為并操作；
[0020]步驟2-3:將W中每個元素代入對應的樣條曲線方程計算離散點坐標，依次連接離散點得到所求多邊形；
[0021 ] 步驟2-4:重復步驟2-1至步驟2-3，對字輪廓曲線組中所有曲線樣條進行離散，得到多邊形組。
[0022]作為優(yōu)選，步驟2-1中，對某一條樣條曲線的參數(shù)域進行等分時，等分點數(shù)量為該樣條曲線控制點數(shù)量的5-10倍。
[0023]步驟2中，標定多邊形的順逆時針方向的方法如下:
[0024]步驟2-5:對多邊形組中的任意一個多邊形，取X軸方向上距離最遠的兩個點中的一個點，以此點為起點向背對另外一個點的X軸方向無窮遠處作平行于X軸的射線，統(tǒng)計該射線和剩余多邊形的交點；
[0025]步驟2-6:若得到的交點個數(shù)為偶數(shù)，則調整該多邊形方向為逆時針；若為奇數(shù)，則調整該多邊形方向為順時針；
[0026]步驟2-7:重復步驟2-5至步驟2_6，至標定所有多邊形方向完成。
[0027]例如，所述步驟2中標定多邊形順逆時針方向的方法是:對多邊形組中的任意一個多邊形，取其位于最右側的一點為起點向X軸正向無窮遠處作平行于X軸的射線，統(tǒng)計該射線和剩余多邊形的交點。若交點個數(shù)為偶數(shù)，則調整該多邊形方向為逆時針；若為奇數(shù)，則調整該多邊形方向為順時針。
[0028]進一步地，所述步驟3中對字多邊形組偏置過程中選用兩個不同偏置距離:其中Db為第I級偏置距離，得到的偏置多邊形組用于控制孔到字邊界的距離；Dave為后續(xù)多級偏置距離，得到的偏置多邊形組用于控制孔孔之間的距離。
[0029]步驟3中，對多邊形組進行連續(xù)偏置時，若原多邊形為逆時針，則偏置多邊形在原多邊形內部，若原多邊形為順時針，則偏置多邊形在原多邊形外部。
[0030]步驟4中，在每個偏置多邊形上生成一連串孔的方法如下:
[0031]步驟4中，在每個偏置多邊形上生成一連串孔的方法如下:
[0032]步驟4-1:選擇某一偏置多邊形,計算該偏置多邊形周長,記為C ；
[0033]步驟4-2:根據(jù)偏置多邊形周長計算實際空格數(shù)n = = (int) C/Dave ； (int)是將實數(shù)轉成整數(shù)的操作符；
[0034]步驟4-3:計算孔孔實際距離Dreal = C/(double) η ； (double)為將整數(shù)轉化為實數(shù)的操作符；
[0035]步驟4-4:以DMal為間距在偏置多邊形邊上均勻取點，并以這些點為圓心，R為半徑生成一連串孔。
[0036]進一步地,所述步驟5中，記任意兩個孔為HpHj,若HpHj圓心距離小于給定的Dmin值，則刪除孔Hi或&中的任意一個，并繼續(xù)對下一對孔進行檢測。
[0037]本發(fā)明一種基于輪廓偏置的均勻布孔方法，具有的有益的效果是:
[0038]本發(fā)明采用在字輪廓內用等距偏置法以及在偏置多邊形上自動等距布置孔位，得到的孔分布具有一定的均勻性，且能較好地反映字形脈絡；控制孔孔間最小距離，避免孔孔重疊或間距過小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法流程圖。
[0040]圖2為對字內各多邊形輪廓方向調整方法示意圖。
[0041]圖3對字輪廓多邊形進行連續(xù)偏置以及在偏置多邊形上生成孔位的示意圖。
[0042]圖4為圖3中虛線內的局部放大圖，偏置多邊形上出現(xiàn)的孔間距過小的情況。
[0043]圖5為對“象征”兩字生成的均勻孔位實例。
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明技術方案做進一步詳細說明，以下實施例不構成對本發(fā)明的限定。[0045]本發(fā)明一種基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法的流程圖如圖1所示，具體實施步驟如下:
[0046]步驟101、輸入待處理字輪廓文件，孔半徑R，孔孔平均間距Dave,孔孔最小允許間距Dmin，孔到輪廓邊界距離Db。
[0047]如圖2所示，輸入的字輪廓文件是矢量圖文件，每個字體由一系列樣條曲線組成，本發(fā)明以下以B樣條曲線為例說明。字輪廓矢量圖可在C0relDRAW、Aut0CAD等常用平面設計軟件中制作完成，文件保存成DXF格式或其他易讀接口格式。孔孔最小允許間距Dmin用來防止偏置法生成的孔在某些位置上孔孔重疊或間距過小的異?，F(xiàn)象。
[0048]步驟102、將上述字輪廓曲線組離散成多邊形組，并根據(jù)各多邊形所處位置標定其順逆時針方向。
[0049]將字輪廓曲線組離散成多邊形組后，得到的多邊形字輪廓應保持原來曲線字輪廓的形狀，特別是針對“宋體”、“黑體”等棱角較為分明的漢字字體。針對任意一條B樣條曲線，采用的具體離散方法是:
[0050]對B樣條曲線的參數(shù)域進行等分并記為V，如將參數(shù)域[0，I]等分成100份，則
V= {O, 0.01，0.02,..., I};求W=VUU,其中U為該B樣條曲線的節(jié)點矢量，‘U’為并操
作；將W中每個元素代入B樣條曲線方程計算離散點坐標，依次連接離散點得到所求多邊形。
[0051]在獲得離散多邊形后，標定多邊形順逆時針方向的具體方法是:
[0052]對多邊形組中的任意一個多邊形，取其位于最右側的一點為起點向X軸正向無窮遠處作平行于X軸的射線，統(tǒng)計該射線和剩余多邊形的交點。若交點個數(shù)為偶數(shù)，則調整該多邊形方向為逆時針；若為奇數(shù)，則調整該多邊形方向為順時針。
[0053]如圖2所示，從圖中某一測試輪廓上的最右點A出發(fā)的一條射線和剩余輪廓共有3個交點，則該測試輪廓為內輪廓，調整其方向為順時針；而對另一測試輪廓上的最右點B出發(fā)的一條射線和剩余輪廓沒有交點，即O個交點，則該測試輪廓為外輪廓，調整其方向為逆時針。
[0054]步驟103、對上述多邊形組進行連續(xù)偏置，其中首次偏置距離為Db，后續(xù)偏置距離為 Dave ο
[0055]如圖3所示,對字多邊形組偏置過程中選用兩個不同偏置距離:其中Db為第I級偏置距離(圖中I表示)，得到的偏置多邊形組用于控制孔到字邊界的距離；Dave為后續(xù)多級偏置距離(圖中II表示)，得到的偏置多邊形組用于控制孔孔之間的距離。
[0056]對多邊形的偏置方法具體可參見Lee等提出的基于頂點偏置的二維多邊形偏置方法，該方法能夠有效處理帶島嶼(內輪廓)的多邊形組的偏置問題(參見Lee C.-S., PhanT.-T., Kim D.-S., 2D curve offset algorithm for pockets with islands using avertex offset.1nternational Journal of Precision Engineering and Manufacturing,2009.10(2):p.127-135)。該方法中，若原多邊形為逆時針，則偏置多邊形在原多邊形內部，若原多邊形為順時針，則偏置多邊形在原多邊形外部。
[0057]步驟104、以Dave為間距在上述每個偏置多邊形上生成一連串孔，其中孔圓心落在偏置多邊形上，半徑為R，最終得到填充字輪廓內部的一系列孔。[0058]以圖3中多邊形P為例，在該多邊形上生成一連串孔的具體方法是:
[0059]首先計算多邊形周長，記為C ;計算所需孔個數(shù)n = (int)C/Dave；(int)是將實數(shù)轉成整數(shù)的操作符；計算孔孔實際距離DMal = C/(double)n，其中(double)為將整數(shù)轉成實數(shù)操作符；以Dreal為間距在多邊形邊上均勻取點，并以這些點為圓心，R為半徑生成一連串孔。
[0060]步驟105、對上述所有孔進行兩兩距離檢測，刪除任意兩個實際孔間距小于給定Dmin值的其中一個孔。
[0061]上述借助偏置法生成的孔在某些位置上不可避免地會孔孔重疊或間距過小的異?，F(xiàn)象，如圖4局部放大圖所示，這是不允許的。出現(xiàn)這種情況的具體處理方法如下:記任意兩個孔為1?，若故、民圓心距離小于給定的Dmin值，則刪除孔Hi或民中的任意一個，并繼續(xù)對下一對孔進行檢測。
[0062]步驟106、輸出孔位文件至沖孔機床進行加工。
[0063]本發(fā)明的一個典型實施實例如下:
[0064]1.本例中選擇的待處理字為“象征”兩字，其中“象”字為楷體，“征”字為黑體，如圖5所示，楷體字輪廓圓滑，黑體字輪廓棱角分明。兩字尺寸約為1500_X900mm。
[0065]2.將上述兩字導入用C++語言按本發(fā)明方法編寫的測試程序中。
[0066]3.在測試程序中，設置 R = 3mm, Db = 3mm, Dave = 15mm, Dmin = 9mm。
[0067]圖5給出了對“象征”兩字的自動生成一系列孔位的結果。由圖5可知，本發(fā)明首先能夠較好的處理曲線的離散的問題，保持原字的形狀，其次能夠在字內部生成排布均勻、脈絡清晰的孔位。
[0068]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的一般技術人員來說，本發(fā)明還可以有各種更改和變化。在不脫離本發(fā)明原理的前提下，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:輸入待處理發(fā)光字的字輪廓文件、孔半徑R、孔孔平均間距D.、孔孔最小允許間距Dmin和孔到輪廓邊界距離Db ； 步驟2:將步驟I中的字輪廓文件中字輪廓曲線組離散成多邊形組，并根據(jù)各多邊形所處位置標定其順逆時針方向； 步驟3:對上述多邊形組進行連續(xù)偏置得到偏置多邊形，其中首次偏置距離為Db，后續(xù)偏置距離為Dave ； 步驟4:以Dave為間距在上述每個偏置多邊形上生成一連串孔，其中孔圓心落在偏置多邊形上，半徑為R，最終得到填充字輪廓內部的一系列孔； 步驟5:對上述所有孔進行兩兩距離檢測，刪除任意兩個實際孔間距小于給定Dmin值的其中一個孔，得到孔位文件； 步驟6:輸出孔位 文件至沖孔機床進行加工。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法，其特征在于，步驟I中，所述字輪廓文件是矢量圖文件。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法，其特征在于，步驟2中，將字輪廓文件中字輪廓曲線組離散成多邊形組的方法為: 步驟2-1:對字輪廓曲線組中某一條樣條曲線的參數(shù)域進行等分并記為V ； 步驟2-2:設該樣條曲線的節(jié)點矢量為U，求W = V U U，其中U為并操作； 步驟2-3:將W中每個元素代入對應的樣條曲線方程計算離散點坐標，依次連接離散點得到所求多邊形； 步驟2-4:重復步驟2-1至步驟2-3，對字輪廓曲線組中所有曲線樣條進行離散，得到多邊形組。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法，其特征在于，步驟2-1中，對某一條樣條曲線的參數(shù)域進行等分時，等分點數(shù)量為該樣條曲線控制點數(shù)量的5-10 倍。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法，其特征在于，步驟2中，標定多邊形的順逆時針方向的方法如下: 步驟2-5:對多邊形組中的任意一個多邊形，取X軸方向上距離最遠的兩個點中的一個點，以此點為起點向背對另外一個點的X軸方向無窮遠處作平行于X軸的射線，統(tǒng)計該射線和剩余多邊形的交點； 步驟2-6:若得到的交點個數(shù)為偶數(shù)，則調整該多邊形方向為逆時針；若為奇數(shù)，則調整該多邊形方向為順時針； 步驟2-7:重復步驟2-5至步驟2-6，至標定所有多邊形方向完成。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法，其特征在于，步驟3中，對多邊形組進行連續(xù)偏置時，若原多邊形為逆時針，則偏置多邊形在原多邊形內部，若原多邊形為順時針，則偏置多邊形在原多邊形外部。
7.根據(jù)權利要求5所述的基于輪廓偏置的發(fā)光字中均勻布孔方法，其特征在于，步驟4中，在每個偏置多邊形上生成一連串孔的方法如下: 步驟4-1:選擇某一偏置多邊形，計算該偏置多邊形周長，記為C ；步驟4-2:根據(jù)偏置多邊形周長計算實際空格數(shù)η = = (int)C/Dave；(int)是將實數(shù)轉成整數(shù)的操作符； 步驟4-3:計算孔孔實際距離Dreal = C/(double)η ； (double)為將整數(shù)轉化為實數(shù)的操作符； 步驟4-4:以DMal為間距在偏置多邊形邊上均勻取點，并以這些點為圓心，R為半徑生成一連串孔。
【文檔編號】G09F13/04GK103956122SQ201410183994
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權日:2014年4月30日
【發(fā)明者】傅建中, 林志偉, 賀永, 沈洪垚 申請人:浙江大學