激光打標的幾種PS圖像處理方法

曹雪璐， 鄭志軍， 楊林豐

(華南理工大學 機械與汽車工程學院工程訓練中心，廣東 廣州 510641)

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·專題研討——虛擬仿真實驗教學(21)·

激光打標的幾種PS圖像處理方法

曹雪璐， 鄭志軍， 楊林豐

(華南理工大學 機械與汽車工程學院工程訓練中心，廣東 廣州 510641)

激光打標技術是一種非接觸、無污染、無磨損的標記工藝，可在材料表面留下永久性標記。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，可以更有效地進行圖片編輯工作。由于激光打標只能標刻高于某一灰度值(該灰度值在打標時可設定)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的純黑純白圖像，激光打標出的圖像效果良好，生動逼真。采用曲線工具調節后的人物清晰可辨；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，將圖像轉變為疏密不同的點狀，經過激光打標到金屬名片上的人物圖像栩栩如生。學生可以根據個人喜好采用不同的工具處理。

激光打標； 圖像處理； Photoshop軟件； 純黑純白圖像

0 引 言

激光打標技術是激光加工最大的應用領域之一[1]。激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化或發生顏色變化的化學反應，從而留下永久性標記的一種打標方法[2-3]。激光打標技術作為一種現代精密加工方法[4-6]，與傳統的加工方法相比，具有無與倫比的優勢：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的標記且耐久性非常好。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，激光加工系統與計算機數控技術相結合可構成高效自動化加工設備，可以打出各種文字、符號和圖案，易于用軟件設計標準圖樣，更改標記內容，適應現代化生產高效率、快節奏的要求。激光加工和傳統的絲網印刷相比，沒有污染源，是一種清潔無污染的高環保加工技術。

目前激光加工已經成為華南理工大學工程訓練課程之一。該課程主要教學生用YAG激光打標機在金屬名片上面雕刻自己制作的圖案。在激光打標時用的控制軟件為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軟件中進行激光打標。由于激光打標只能打高于某一灰度值(該灰度值在打標時可設定)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。學生可以利用Photoshop軟件中提供的形狀設計圖案，也可以處理現成的圖像。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的黑白圖像，在此以一張彩色人物圖像為例進行示范。

1 提供激光打標的設施

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

(2) 軟件。使用Photoshop CS5軟件進行激光打標圖案設計，圖片保存為.jpg或.bmp格式。

(3) 加工設備。YAG激光打標機，打標機操作軟件為EzCad2.0。

2 圖像處理

2.1 彩色圖像轉變為灰度圖像

要將彩色圖像處理為適合激光打標的黑白圖像，首先是使彩色的三基色(紅R、綠G、藍B)分量值統一為灰度值，也就是將彩色圖像處理為灰度圖像，之后再把轉變為的灰度圖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-調整-去色”。轉變為灰度圖像的效果如圖2所示。

圖1 在Photoshop中打開的彩色圖像

圖2 轉變為灰度圖像的效果

2.2 灰度圖像處理成純黑純白圖像

將彩色圖像轉變為灰度圖像，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]。曲線工具可以調整圖片的明暗對比度。Photoshop把圖像大致分成三部分：暗調、中間調、高光。曲線工具窗口如圖3所示。“曲線”左下角的端點代表暗調，右上角的端點代表高光，中間的過渡代表中間調。兩個端點可以分別調整，把暗調端

圖3 曲線窗口

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

現在將之前的灰度圖像進一步處理。在Photoshop菜單欄中點擊“圖像—調整—曲線”調用曲線工具，或使用快捷鍵“ctrl+M”。把暗調端點向右調至中間位置，把高光端點向左調至中間位置使曲線處于豎直狀態，如圖4所示。調好點擊“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)，激光打標是打黑色部分，為了使打出了的圖片頭發是黑的，臉是白的，我們把圖像黑白顛倒一下(點擊“圖像-調整-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。激光打標圖5(b)到金屬名片上的效果如圖5(c)所示。激光打標出來的人物圖像清晰可辨。

圖4 用曲線工具調節的效果

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

圖5 采用曲線工具調節

(2)采用濾鏡工具。濾鏡主要是用來實現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顯示為前景色，陰影區顯示為背景色，要將圖像處理為純黑純白圖像，所以設定當前色為黑色，背景色為白色。

現在將之前的灰度圖像進一步處理。在Photoshop菜單欄中點擊“濾鏡-素描-影印”，可以略微調節一下細節和暗度，達到理想效果。如圖6所示。

圖6 用濾鏡-影印工具調節的效果

應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。激光打標圖7(b)到金屬名片上的效果如圖7(c)所示。激光打標出來的圖像輪廓清晰。

(a)采用影印效果調節后的純黑純白圖像(b)黑白顛倒后的圖像(c)激光打標效果圖

圖7 采用曲線工具調節

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”，可以略微調節一下描邊長度和明暗平衡，達到理想的效果，如圖8所示。

圖8 用濾鏡-繪圖筆工具調節的效果

圖像應用繪圖筆效果后，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。激光打標圖9(b)到金屬名片上的效果如圖9(c)所示。激光打標出來的圖像有素描的效果。

(a)繪圖筆效果調節后的純黑純白圖像(b)黑白顛倒后的圖像(c)激光打標效果圖

圖9 采用曲線工具調節

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。現在將之前的灰度圖像進一步處理[16]。在Photoshop菜單欄中點擊 “圖像-模式-位圖”，方法使用“擴散仿色”。在默認情況下，我們可以看到“圖像-模式-位圖”不可用，是灰色的。轉位圖之前，需要將圖像轉換為灰度模式，再轉換為位圖即可。

轉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。激光打標圖10(b)到金屬名片上的效果如圖10(c)所示。激光打標出來的圖像看起來有顏色深淺變化，人物更加逼真。

3 結 語

在激光加工課程中，學生用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的純黑純白圖像，激光打標出的圖像效果良好，生動逼真。采用曲線工具調節將暗調部分變亮，高亮部分變暗，調節后的人物清晰可辨。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，將圖像轉變為疏密不同的點狀，經過激光打標到金屬名片上的人物圖像栩栩如生。采用不同的photoshop工具可以達到不同的效果，根據自己的喜好可以進行不同的處理。當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 采用曲線工具調節

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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年國家級實驗教學示范中心“華南理工大學工程訓練中心”建設項目

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