基于繪畫的計算機輔助設計系統研究

翟景華

摘? 要： 針對傳統計算機輔助設計系統的反應時間較慢的問題，研究一種基于繪畫的計算機輔助設計系統。設計一種繪畫數位板，使用一款CMOS感光芯片，利用SMBus接口連接ROM和PIC18單片機內核，用來傳輸繪畫過程中的特征數據，輔助計算機處理，主板單片機選用可重復擦寫的AT24C20芯片，連接3個16位定時器，完成計算機輔助設計系統的硬件設計。軟件部分首先提取繪畫時呈現出的元素特征，利用基于小波變換事物邊緣點的提取方法提取元素中的梯度因子，利用梯度因子迭代分割與配準，得到各元素特征，利用Java編程將計算得到的元素特征輸入到系統中，完成軟件部分的設計。實驗結果表明，與傳統計算機輔助設計系統相比，基于繪畫的計算機輔助設計系統的反應速度更快，更適合實際使用。

關鍵詞： 計算機輔助設計系統; 繪畫元素; 系統反應時間; 數位板; 元素特征; 筆跡

中圖分類號： TN99?34; X924? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2020）17?0183?04

Abstract： In view of the long response time of the traditional CAD （computer aided design） system， a kind of CAD system based on drawing is studied. In terms of the system hardware， a digitizing tablet is designed. A CMOS （complementary metal?oxide semiconductor） photosensitive chip is used to connect ROM （read only memory） and SCM （single chip microcomputer） kernel PIC18 by interface SMBus （system management bus）， so as to transmit the feature data in the drawing process. The rewritable chip AT24C20 is used as the SCM of auxiliary computer processing motherboard， and the auxiliary computer processing motherboard is connected to three 16?bit timers. So far， the hardware design of CAD system is completed. In terms of the software， the element features presented in the drawing are extracted first， and then the gradient factors in the elements are extracted with the wavelet transform based method of extracting the edge points of things. In addition， the iterative segmentation and registration of the gradient factors are used to get the element features， which are input into the system by Java programming. So far， the software design is completed. The experimental results show that， in comparison with the traditional CAD system， the drawing?based CAD system is of shorter response time and is more suitable for practical use.

Keywords： CAD system; drawing element; system response time; digitizing tablet; element feature; handwriting

0? 引? 言

隨著計算機視覺技術的不斷發展，在繪畫上運用計算機輔助設計已經成為一項成熟的技術[1]。利用計算機輔助繪畫，可以解決傳統繪畫方法無法隨意改動的問題，計算機具有強大的多媒體功能，可以將抽象的問題表現出來[2]。在實際設計機械加工圖紙和建筑制圖圖紙時，對于復雜和不容易表示清楚的部分，使用計算機輔助系統修訂圖紙時不需要重新畫圖，節省了設計工時[3]。計算機輔助設計系統可以在修訂繪畫設計的缺陷時，將有問題的設計文件從計算機中調出，在計算機上稍微改動設計圖紙就可以，大大節省了改動時間。計算機輔助設計系統不光可以儲存多個設計文件，還可以將設計者以前的工作儲存在計算機中，適合現代化的繪畫設計工作[4]。

1? 計算機輔助設計系統硬件設計

1.1? 設計繪畫數位板

繪畫數位板采用最高壓力參數的8192壓感感應靈敏度，外觀版面材質選用塑膠外殼，繪畫版面選用1塊四層復合玻璃屏，在玻璃屏的內表面和夾層各涂上一層ITO，數位板如圖1所示。

4? 結? 語

隨著計算機在繪畫領域的應用，針對傳統計算機輔助繪畫系統中出現的問題，設計基于繪畫的計算機輔助設計系統，縮短了輔助系統對數位板的反應時間，節省了設計者的設計時間，增強了系統的時效性。為實現繪畫工作數據化，提供了強有力的技術支持。數字化的繪畫方式，可以減少繪畫者被染料危害的風險，是繪畫工作邁向“現代化”的標志。

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