本文将数字图像处理、曲线矢量化、优化算法、加工仿真技术相结合,开发了PC环境下基于图像的数控雕刻系统。雕刻系统以书法汉字为主要对象,为实现基于图像信息的加工技术提供了新的方法。根据数字图像处理后用链码表示边界轮廓特点,提出了采用链码和、链码差进行角点检测的方法,对检测过程中的阈值确定、伪角点的去除进行深入研究,给出了检测算法。检测结果表明该方法能够快速、准确地实现角点检测,保证特征点不丢失。考虑到既能较好地与原物特征保持一致,又方便后续加工,提出了在角点检测和型值点集建立的基础上,进行分段双圆弧拟合的图像边缘矢量化方法。在分析双圆弧拟合原理的基础上,完成并实现了分段双圆弧拟合算法,测试结果表明该方法可以快速有效地实现边缘矢量化。采用行切方式进行区域填充加工,环切方式沿边界进行清根走刀的刀具路径生成方法。并根据加工对象区域大、尖细棱角多的特点,将行切加工过程分为粗加工和精加工两步完成,以满足加工效率和加工精度两方面的要求,并完成加工过程路径的自动判断。基于上述思想给出了刀具路径生成方法。建立了刀具加工路径优化模型,以加工区域分块为基础,采用遗传算法完成了刀具加工路径的优化,设计了编码规则及遗传操作方法,完成了优化算法,仿真结果表明优化刀具路径后对缩短空走刀行程具有明显效果。在VC++6.0开放环境下引入了X3D技术,实现了雕刻加工过程仿真,并完成了整个软件系统的构建。系统在输入书法汉字图像信息后,即可自动完成包括图像处理、汉字轮廓曲线的矢量化、刀具轨迹生成及优化及运动仿真等功能。在数控机床上实验加工表明,所提方法和思路有效可行。