机器人手臂喷绘笔画生成算法

Question

我正在编写一个代码，生成一幅图片(栅格图像)的开始点和结束点，以让机器人手臂绘制。

我写了一个算法，但是有太多重叠的笔画：https://github.com/Evrid/Painting-stroke-generation-for-robot-arm-or-CNC-machine

我的算法的输入：

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和50 ThresholdOfError的输出(它镜像并重新分配给我的颜色)(您可以看到笔画是重叠的)：

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值得注意的是：

*笔画必须不重叠(如果重叠，则笔画太多)

*绘画有不同的颜色，同样的颜色最好画在一起

*笔画的大小就像矩形

*一些染色区域被断开，就像从向日葵的黄色下面：

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我不确定我应该使用哪种算法，以下是我考虑过的一些可能的算法：

方法1.Generate 50k (或更多)随机方向和位置较大的矩形，如果其面积重叠相同的颜色区域，而不是重叠其他矩形，然后保持它，然后减少生成的矩形大小，并在几轮后继续减少。

方法2.Extract特定颜色，然后生成任意方向和位置的大矩形(我们有较少的面积和计算时间)

方法3.Do边缘检测，然后沿边缘方向生成矩形，如果其区域重叠于同一颜色区域，而不重叠其他矩形，则保持该区域，然后减小生成的矩形大小，并在两轮后继续减小。

方法4：生成随机圆，让笔画点代替(但可能导致太多点)

关于我应该使用哪种算法，有什么建议吗？

Answer 1

首先，我想：

1. Quantize您的图像到您的调色板

因此，将颜色减少到您的调色板(请参阅：)

- [Effective gif/image color quantization?](https://stackoverflow.com/a/30265253/2521214)
- [Converting BMP image to set of instructions for a plotter?](https://stackoverflow.com/a/36820654/2521214)

用相似的颜色

1. segmentate你的图像

为此，可以使用flood fill或growth创建ROI形式的标签(区域索引)。

请参阅Fracture detection in hand using image proccessing

1. for每个ROI创建填充路径与粗画笔

这是简单的孵化，您可以通过在ROI的主要方向上生成具有“大”画笔宽度的锯齿状路径来实现这一点，因此可以使用AABB或OBB或PCA来检测主方向(ROI最大的方向)，以及使用多边形ROI来检测主方向。

1. for每个ROI创建带有“瘦”画笔的轮廓路径

这也被称为轮廓提取，只需选择选定的ROI的边界像素，那么您就可以使用ROI边界上的A*将像素分成2半(或者更多，如果复杂的形状带有孔或薄的部分)，所以backtrack the pixels然后重新排列它们形成一个闭环。

这将保留边界上的细节(同时使用粗刷填充)。

就像这样：

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如果您的颜色是可组合的，您可以使用CMY颜色空间和Substractive color mixing，并分别处理每一个C，M，Y通道(最多3重叠笔画)有更好的颜色匹配。

如果您想要更好的颜色，您也可以添加dithering，但是这会大大降低画图的速度，因为它需要更多的路径段，而且对于工具上下移动的绘图仪来说也不是最理想的(它们更适合打印头或打印，而不需要额外的移动…)。要部分克服这个问题，可以使用partial dithering，其中可以指定所创建的抖动量(导致较少的分段)。

--有很多东西你可以改进/添加到这里，比如：

从ROI中删除轮廓(为了限制重叠和防止细节overpaint)

• do所有填充，然后所有轮廓都会根据ROI大小

• 设置填充画笔宽度，调整填充孵化模式以更好地匹配您的手臂kinematics

• order ROIs )

• 填充超过一个画笔宽度以保留边界附近的细节

Answer 2

建议你使用洪水填充算法。

• 从右上像素开始。
• Flood填充该像素颜色。https://en.wikipedia.org/wiki/Flood_fill
• Fit矩形进入填充区域。
• 移动到未填充区域的下一个像素上。

当整个图片被覆盖时，按颜色对矩形进行排序。