激光打标的几种PS图像处理方法

曹雪璐， 郑志军， 杨林丰

(华南理工大学 机械与汽车工程学院工程训练中心，广东 广州 510641)



·专题研讨——虚拟仿真实验教学(21)·

激光打标的几种PS图像处理方法

曹雪璐， 郑志军， 杨林丰

(华南理工大学 机械与汽车工程学院工程训练中心，广东 广州 510641)

激光打标技术是一种非接触、无污染、无磨损的标记工艺，可在材料表面留下永久性标记。Photoshop软件是一个图像处理与绘图软件，利用其广泛的编修与绘图工具，可以更有效地进行图片编辑工作。由于激光打标只能标刻高于某一灰度值(该灰度值在打标时可设定)的较深的颜色，没有渐变效果，所以要求所做的图像最好为纯黑纯白的图像。本文探讨了几种Photoshop图像处理方法，分别采用曲线工具、滤镜工具、位图模式将彩色图像处理成适合激光打标的纯黑纯白图像，激光打标出的图像效果良好，生动逼真。采用曲线工具调节后的人物清晰可辨；采用滤镜工具中的影印效果后人物轮廓清晰；采用绘图笔效果后的人物如素描；采用位图模式，将图像转变为疏密不同的点状，经过激光打标到金属名片上的人物图像栩栩如生。学生可以根据个人喜好采用不同的工具处理。

激光打标； 图像处理； Photoshop软件； 纯黑纯白图像

0 引 言

激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一[1]。激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法[2-3]。激光打标技术作为一种现代精密加工方法[4-6]，与传统的加工方法相比，具有无与伦比的优势：采用激光加工可以保证工件的原有精度，同时对材料的适应性较广，各种金属及部分非金属，可以在材料的表面制作出非常精细的标记且耐久性非常好。激光的空间控制性和时间控制性很好，特别适用于自动化加工和特殊面加工。且加工方式灵活，激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，可以打出各种文字、符号和图案，易于用软件设计标准图样，更改标记内容，适应现代化生产高效率、快节奏的要求。激光加工和传统的丝网印刷相比，没有污染源，是一种清洁无污染的高环保加工技术。

目前激光加工已经成为华南理工大学工程训练课程之一。该课程主要教学生用YAG激光打标机在金属名片上面雕刻自己制作的图案。在激光打标时用的控制软件为EzCad2.0。本课程采用Photoshop(简称PS)软件作图。Photoshop软件是一个图像处理与绘图软件，利用其广泛的编修与绘图工具，可以更有效地进行图片编辑工作[7-8]，将做好的图像保存为.jpg或.bmp格式，然后图像输入到EzCad2.0软件中进行激光打标。由于激光打标只能打高于某一灰度值(该灰度值在打标时可设定)的较深的颜色，没有渐变效果，所以要求所做的图像最好为纯黑纯白图像。学生可以利用Photoshop软件中提供的形状设计图案，也可以处理现成的图像。本文探讨了几种PS图像处理方法，将彩色图像处理为适合激光打标的黑白图像，在此以一张彩色人物图像为例进行示范。

1 提供激光打标的设施

(1) 材料。铝合金金属名片用于图案加工，名片规格为86 mm×54 mm。

(2) 软件。使用Photoshop CS5软件进行激光打标图案设计，图片保存为.jpg或.bmp格式。

(3) 加工设备。YAG激光打标机，打标机操作软件为EzCad2.0。

2 图像处理

2.1 彩色图像转变为灰度图像

要将彩色图像处理为适合激光打标的黑白图像，首先是使彩色的三基色(红R、绿G、蓝B)分量值统一为灰度值，也就是将彩色图像处理为灰度图像，之后再把转变为的灰度图像处理为纯黑纯白图像[9-11]。首先用Photoshop软件打开所要处理的彩色图像，如图1所示。

将该图像转变成灰度图像的方法有两种。方法1：点击“图像-模式-灰度”。方法2：点击“图像-调整-去色”。转变为灰度图像的效果如图2所示。

图1 在Photoshop中打开的彩色图像

图2 转变为灰度图像的效果

2.2 灰度图像处理成纯黑纯白图像

将彩色图像转变为灰度图像，再分别采用曲线工具、滤镜工具、位图模式将其处理成纯黑纯白图像。

(1)采用曲线工具调整。在使用之前简单介绍一下曲线工具的原理[12]。曲线工具可以调整图片的明暗对比度。Photoshop把图像大致分成三部分：暗调、中间调、高光。曲线工具窗口如图3所示。“曲线”左下角的端点代表暗调，右上角的端点代表高光，中间的过渡代表中间调。两个端点可以分别调整，把暗调端

图3 曲线窗口

点向右调可以使图像的暗调部分变亮，把高光端点向左调可以使高光部分变暗，而改变中间调(在线条上单击即可产生拖动点)可以使图像整体变亮或变暗，但明暗对比没有变化。

现在将之前的灰度图像进一步处理。在Photoshop菜单栏中点击“图像—调整—曲线”调用曲线工具，或使用快捷键“ctrl+M”。把暗调端点向右调至中间位置，把高光端点向左调至中间位置使曲线处于竖直状态，如图4所示。调好点击“确定”即可。灰度图像就变成了纯黑纯白图像，原来颜色较浅的部分变成白色，颜色较深的部分变成黑色。

这样图像就变成纯黑纯白图像了(如图5(a)所示)，激光打标是打黑色部分，为了使打出了的图片头发是黑的，脸是白的，我们把图像黑白颠倒一下(点击“图像-调整-反相”)，黑白颠倒后的图像如图5(b)所示，把图片保存为.jpg或.bmp格式。激光打标图5(b)到金属名片上的效果如图5(c)所示。激光打标出来的人物图像清晰可辨。

图4 用曲线工具调节的效果

(a)采用曲线工具调节后的纯黑纯白图像(b)黑白颠倒后的图像(c)激光打标效果图

图5 采用曲线工具调节

(2)采用滤镜工具。滤镜主要是用来实现图像的各种特殊效果，它在Photoshop中具有非常神奇的作用[13-15]。在此我们分别采用的是滤镜中的影印和绘图笔效果来处理图像。效果处理后的高亮区显示为前景色，阴影区显示为背景色，要将图像处理为纯黑纯白图像，所以设定当前色为黑色，背景色为白色。

现在将之前的灰度图像进一步处理。在Photoshop菜单栏中点击“滤镜-素描-影印”，可以略微调节一下细节和暗度，达到理想效果。如图6所示。

图6 用滤镜-影印工具调节的效果

应用影印效果后的图像如图7(a)所示。同样我们把图像黑白颠倒一下，如图7(b)所示，把图片保存为.jpg或.bmp格式。激光打标图7(b)到金属名片上的效果如图7(c)所示。激光打标出来的图像轮廓清晰。

(a)采用影印效果调节后的纯黑纯白图像(b)黑白颠倒后的图像(c)激光打标效果图

图7 采用曲线工具调节

同理，采用绘图笔效果处理，在Photoshop菜单栏中点击“滤镜-素描-绘图笔”，可以略微调节一下描边长度和明暗平衡，达到理想的效果，如图8所示。

图8 用滤镜-绘图笔工具调节的效果

图像应用绘图笔效果后，如图9(a)所示。同样我们再黑白颠倒一下，如图9(b)所示，把图片保存为.jpg或.bmp格式。激光打标图9(b)到金属名片上的效果如图9(c)所示。激光打标出来的图像有素描的效果。

(a)绘图笔效果调节后的纯黑纯白图像(b)黑白颠倒后的图像(c)激光打标效果图

图9 采用曲线工具调节

其他的滤镜效果也可以尝试，在此不一一列举。

(3) 采用位图模式。位图模式只有黑色和白色两种颜色来表示图像中的像素。位图模式也称为黑白图像或者是1位图像。现在将之前的灰度图像进一步处理[16]。在Photoshop菜单栏中点击 “图像-模式-位图”，方法使用“扩散仿色”。在默认情况下，我们可以看到“图像-模式-位图”不可用，是灰色的。转位图之前，需要将图像转换为灰度模式，再转换为位图即可。

转成位图模式的图像如图10(a)所示。同理黑白颠倒成图10(b)，把图像保存为.bmp格式。激光打标图10(b)到金属名片上的效果如图10(c)所示。激光打标出来的图像看起来有颜色深浅变化，人物更加逼真。

3 结 语

在激光加工课程中，学生用photoshop软件制作或处理图像，相对简单并且效果较好。本文探讨了几种PS图像处理方法，分别采用曲线工具、滤镜工具、位图模式将彩色图像处理成适合激光打标的纯黑纯白图像，激光打标出的图像效果良好，生动逼真。采用曲线工具调节将暗调部分变亮，高亮部分变暗，调节后的人物清晰可辨。采用滤镜工具中的影印效果后人物轮廓清晰，而采用绘图笔效果后的人物如素描。采用位图模式，将图像转变为疏密不同的点状，经过激光打标到金属名片上的人物图像栩栩如生。采用不同的photoshop工具可以达到不同的效果，根据自己的喜好可以进行不同的处理。当然还有一些其他的处理方法，可以不断尝试，从而找到更加逼真的图像处理效果。

图10 采用曲线工具调节

[1] 曹凤国. 激光加工技术[M].北京:科学出版社,2007:1-7.

[2] 王文平, 吴向东. 激光打标中的图像处理技术[J].机电工程技术，2004,33(8)：30-31.

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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年国家级实验教学示范中心“华南理工大学工程训练中心”建设项目

曹雪璐(1987-)，女，山东德州人，硕士，助理实验师，主要从事本科生激光加工教学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