一种基于纹理方向场的顺纹打磨方法及装置与流程

本发明涉及木制工件打磨方法，特别是涉及一种基于纹理方向场的顺纹打磨方法及装置。

背景技术：

1、木材及家具表面打磨过程中，通常需要尽量沿木材纹理方向进行顺纹打磨。若打磨方向与木纹方向形成较大夹角，容易在木材表面形成横纹划痕或斜向划痕，该类划痕在后续上漆、覆涂透明涂层或抛光后更加明显，影响木制品表面质量。

2、现有机械臂打磨方式通常按照预设的直线路径、往复路径或基于整体主方向生成打磨轨迹，难以适应真实木材表面复杂的纹理变化。实际木材表面可能存在弯曲纹理、波浪纹理、节疤周围旋涡状纹理、纹理分叉、拼板接缝处纹理方向突变以及端面纹理方向混乱等情况，仅通过整块表面的单一主方向或固定打磨路径，无法准确约束机械臂在不同局部区域的打磨方向。

3、此外，对于曲面木材或异形家具表面，二维图像中的纹理方向还需要与三维表面几何相结合，才能形成机械臂可执行的三维打磨方向约束。若仅依据二维图像方向规划路径，容易在曲面区域产生方向偏差；若不区分节疤、拼板接缝、低置信区域和端面纹理区域等特殊区域，则容易出现路径突变、局部过磨、漏磨或打磨质量不一致的问题。因此，亟需一种能够基于木材表面的纹理方向场自适应生成机械臂打磨路径和打磨工艺参数的方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于纹理方向场的顺纹打磨方法及装置，本发明能够为顺纹打磨提供更精细的方向依据，从而提高打磨的适应性、稳定性和表面处理质量。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于纹理方向场的顺纹打磨方法，包括：获取木材表面图像数据和木材三维表面数据；基于木材表面图像数据确定纹理方向场数据，纹理方向场数据用于表征木材表面多个局部区域对应的局部纹理方向；基于纹理方向场数据对多个局部区域进行区域类型识别，生成区域类型标签数据；基于木材三维表面数据，对纹理方向场数据进行三维方向转换，得到与多个局部区域对应的三维打磨方向约束数据；基于三维打磨方向约束数据生成顺纹打磨路径数据，并根据区域类型标签数据对顺纹打磨路径数据和对应的打磨工艺参数进行区域化调整，得到目标打磨路径数据以及与目标打磨路径数据对应的打磨工艺参数数据。

3、优选地，基于木材表面图像数据确定纹理方向场数据，包括：将木材表面图像数据输入预训练的方向场估计模型，方向场估计模型包括多尺度纹理特征提取单元以及与多尺度纹理特征提取单元连接的输出单元；通过多尺度纹理特征提取单元提取木材表面图像数据中的多尺度纹理特征；通过输出单元基于多尺度纹理特征输出方向角图和置信度图；根据方向角图中与多个局部区域对应的方向角取值，确定多个局部区域分别对应的局部纹理方向数据，并根据置信度图中与多个局部区域对应的置信度取值，确定多个局部区域分别对应的纹理方向置信度数据；基于多个局部区域分别对应的局部纹理方向数据和纹理方向置信度数据，生成纹理方向场数据。

4、优选地，基于纹理方向场数据对多个局部区域进行区域类型识别，生成区域类型标签数据，包括：从纹理方向场数据中获取多个局部区域对应的局部纹理方向数据和纹理方向置信度数据；对多个局部区域进行以下至少一种区域类型识别：基于相邻局部区域的局部纹理方向数据的方向突变特征识别拼板接缝区域，生成拼板接缝区域标签数据；基于局部纹理方向数据的方向环绕变化特征识别节疤区域，生成节疤区域标签数据；基于局部纹理方向数据的方向混乱特征及纹理方向置信度数据识别端面纹理区域，生成端面纹理区域标签数据；基于局部纹理方向数据的方向分叉特征识别纹理分叉点区域，生成纹理分叉区域标签数据；基于纹理方向置信度数据识别低置信区域，生成低置信区域标签数据；基于拼板接缝区域标签数据、节疤区域标签数据、端面纹理区域标签数据、纹理分叉区域标签数据和低置信区域标签数据中的至少一种，生成区域类型标签数据。

5、优选地，基于木材三维表面数据，对纹理方向场数据进行三维方向转换，得到与多个局部区域对应的三维打磨方向约束数据，包括：从纹理方向场数据中获取多个局部区域分别对应的局部纹理方向数据；根据木材表面图像数据与木材三维表面数据之间的对应关系，确定多个局部区域分别对应的三维表面区域；确定三维表面区域对应的局部切平面，将局部区域对应的局部纹理方向数据映射至对应的局部切平面，得到局部切平面内的三维木纹方向向量；根据三维木纹方向向量生成与局部区域对应的三维打磨方向约束数据。

6、优选地，区域类型标签数据包括节疤区域标签数据，根据区域类型标签数据对顺纹打磨路径数据和对应的打磨工艺参数进行区域化调整，得到目标打磨路径数据以及与目标打磨路径数据对应的打磨工艺参数数据，包括：基于节疤区域标签数据确定节疤区域，并从顺纹打磨路径数据中确定与节疤区域对应的待调整路径段；基于节疤区域对应的方向环绕变化特征，生成多个间隔设置的同心环形路径段；基于节疤区域对应的三维打磨方向约束数据，将多个同心环形路径段转换为节疤区域对应的目标打磨路径段；基于目标打磨路径段更新待调整路径段，并对节疤区域对应的打磨工艺参数进行调整，得到目标打磨路径数据及对应的打磨工艺参数数据。

7、优选地，区域类型标签数据包括拼板接缝区域标签数据，根据区域类型标签数据对顺纹打磨路径数据和对应的打磨工艺参数进行区域化调整，包括：基于拼板接缝区域标签数据确定拼板接缝区域，并从顺纹打磨路径数据中确定与拼板接缝区域对应的待调整路径段；基于拼板接缝区域确定接缝过渡区域，并基于拼板接缝区域两侧分别对应的三维打磨方向约束数据，生成接缝过渡区域内的方向渐变路径段；基于方向渐变路径段更新待调整路径段，并对拼板接缝区域对应的打磨工艺参数进行调整，得到目标打磨路径数据以及与目标打磨路径数据对应的打磨工艺参数数据。

8、优选地，区域类型标签数据包括低置信区域标签数据和端面纹理区域标签数据中的至少一种，根据区域类型标签数据对顺纹打磨路径数据和对应的打磨工艺参数进行区域化调整，包括：基于低置信区域标签数据和端面纹理区域标签数据中的至少一种确定待调整区域，并从顺纹打磨路径数据中确定与待调整区域对应的待调整路径段；确定待调整区域为低置信区域或端面纹理区域时，将待调整区域对应的路径调整策略切换为保守覆盖路径策略，并将待调整区域对应的打磨工艺参数调整策略切换为保守打磨参数策略；基于保守覆盖路径策略更新待调整路径段，并基于保守打磨参数策略调整待调整区域对应的打磨工艺参数，得到目标打磨路径数据及对应的打磨工艺参数数据。

9、本发明还提供一种基于纹理方向场的顺纹打磨装置，包括：

10、数据获取模块，用于获取木材表面图像数据和木材三维表面数据；方向场确定模块，用于基于木材表面图像数据确定纹理方向场数据，纹理方向场数据用于表征木材表面多个局部区域对应的局部纹理方向；区域类型识别模块，用于基于纹理方向场数据对多个局部区域进行区域类型识别，生成区域类型标签数据；方向约束生成模块，用于基于木材三维表面数据，对纹理方向场数据进行三维方向转换，得到与多个局部区域对应的三维打磨方向约束数据；路径参数生成模块，用于基于三维打磨方向约束数据生成顺纹打磨路径数据，并根据区域类型标签数据对顺纹打磨路径数据和对应的打磨工艺参数进行区域化调整，得到目标打磨路径数据以及与目标打磨路径数据对应的打磨工艺参数数据。

11、本发明还提供一种电子设备，包括：处理器；存储器，与处理器通信连接，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现上述的基于纹理方向场的顺纹打磨方法。

12、本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述的基于纹理方向场的顺纹打磨方法。

13、如上，本发明提供一种基于纹理方向场的顺纹打磨方法及装置，本技术基于木材表面图像数据确定覆盖多个局部区域的纹理方向场数据，不再仅依赖整块木材表面的单一主方向，从而为顺纹打磨提供更精细的方向依据。并且，本技术基于纹理方向场数据识别不同局部区域的区域类型，使后续路径规划对不同区域采用不同打磨策略，有利于降低特殊纹理区域产生横纹划痕、路径突变或局部过磨的风险。并且，本技术结合木材三维表面数据，将二维局部纹理方向转换为三维表面局部切平面内的三维打磨方向约束数据，使机械臂打磨路径能够同时满足木纹方向约束和曲面几何约束，从而提高曲面木材表面顺纹打磨的准确性。最后，本技术还根据区域类型标签数据对顺纹打磨路径数据和打磨工艺参数进行区域化调整，提高机械臂自动打磨的适应性、稳定性和表面处理质量。