矢量化图形的生成和激光显示1

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1、激光显示中矢量化图形的生成和显示技术*余建华(1)(2)罗晓令(1)蒋明(3)陈瑞成(2)丘军林(3)（(1)深圳大学科技研究院光电子技术工程系,深圳，518060）((2)深圳市镭幻激光高技术有限公司，深圳，518052)（(3)华中理工大学激光技术国家重点实验室，武汉，430047）摘要：激光显示集激光,精密光机,电脑和多媒体等高新技术以及艺术与一体,广泛应用于游乐，娱乐和信息广告业。本文提出一种激光显示图形和文字的快速输入、处理和显示的新方法。该方法包括图象的获取和预处理，图象的二值化，轮廓抽取等过程，

2、采用“走迷宫”的方法来获取矢量化激光显示图形的轮廓数据，提供激光显示节目制作、预览和显示，使BMP图象能够直接而快速地转换成激光显示文件格式。关键词：激光显示，图象处理，轮廓提取Abstract:Laserdisplayisahightechnologyinvolvinglaser,fineopticalmachine,computerandmulti-mediaandart,whichfinditsapplicationsonenterainment,amusementandadvertisement.In

3、thispaperwepresentanewmethod,whichLaserdisplay,whichdealswithlaser,opticalmechanics,computer,multimediaandarts,canbeappliedinOnenewmethodwaspresented,which一、引言激光显示集激光,精密光机,电脑和多媒体等高新技术以及艺术与一体,广泛应用于游乐，娱乐和信息广告业。它具有如下几个特点[1]:(1)能够实现超大屏幕的显示;(2)色彩鲜艳纯正,具有高的对比度(100

4、:1);(3)能够产生特殊的空间光束效果和矢量化图形动画;(4)激光效果和图形信号完全数字化,由电脑直接编程。在电脑的控制下，激光光束经过振镜式扫描器投射在空间或屏幕上，向人们演示各种特殊的空间光束效果、精彩的静、动、三维立体图文画面。显示的节目完全按照用户的要求，由电脑软件事先或即时设计。因此，研究和开发图形和汉字的输入、处理和显示是激光显示的关键技术之一。在激光显示中，多采用双振镜扫描矢量化（vector）图形显示。目前，国外激光显示系统的图形制作通常采用如下几种方式:(1)手绘图形+外数字板输入（最流行

5、）;(2)扫描仪输入+数字化处理;(3)CORELDRAW编辑+CORELTRACE（不成熟）;(4)自编图形编辑器（无法与流行的图形软件兼容）;(5)国外的系统对于汉字也采用图形处理方式。显然，显示节目制作极为不方便，特别是动画制作非常复杂耗时。一般情况下，制作5–10分钟的动画节目，需要一个人编排一个月。我们提出一种激光显示图形和文字的快速输入、处理和显示的新方法。该方法能够将通用的BMP图象和汉字转化处理成激光显示的图形格式，它包括图象的获取和预处理，图象的二值化，轮廓抽取等过程，采用"走迷宫"的方法来

6、获取矢量化激光显示图形的轮廓数据。为实现方便快捷的图象转化、图形生成、汉字输入和激光多媒体显示奠定了良好的基础。一、激光矢量化图形生成的原理激光显示中基于振镜扫描的矢量化图形显示技术，不同于采用转镜的光栅（RASTR）式扫描成像，也不同于激光加工中的慢扫描。它是沿着图形的线条快速扫描，其关键就在于获取适合振镜扫描的轮廓数据，并最大限度的减少轮廓的数据量，以使振镜能在人眼视觉停留的时间内扫描出稳定的图形。我们提出的激光矢量化图形的生成技术原理如图1所示。它的基本过程是：BMP图形经过中值滤波去除噪音后得到比较纯

7、净的图象，再对图象进行二值化处理，从而得到黑白二值图。然后沿着图形的轮廓追踪，提取的轮廓线图形即为激光显示的图形。图1激光矢量化图形生成技术的原理图（Principleofgenerationofthevectorpicturesforlaserdisplay）为了最大限度的利用振镜，将振镜用于精确定位的时间尽量缩短，达到理想的显示效果，将图形和文字的轮廓提取出来并使之成为封闭的曲线，这样就避免了光栅式扫描因逐点定位而浪费时间。同时受限于振镜的扫描速度，需要对提取出来的矢量轮廓进行进一步的简化。我们的处理方法

8、是在失真允许范围内，对矢量节点删减，使系统在显示速度和图象质量间获得平衡。1．图象的预处理和二值化图象中的噪声往往和信号交织在一起，如果平滑不当，就会使图象本身的细节如边界轮廓，线条等变得模糊不清，从而使图象降质，所以图象平滑过程总是要付出一定的细节模糊代价。如何既能平滑掉图象中的噪声，而又尽量保持图象细节即少付出一些细节模糊代价是图像平滑研究的主要问题之一。采用中值滤波的方法来对噪音进行处理是一种