雕刻字排样

在户外广告行业中，雕刻字体的制作是一个常见且耗时的环节。过去，为了节省板材，工人们需要凭借经验进行手工排样，但这不仅效率低下，且排样效果不稳定，极易造成材料浪费，增加生产成本。这篇博文将向你介绍我们如何利用计算机辅助排样，解决这一难题，让中文雕刻字体的排样变得更高效、更智能。

改进的雕刻字自动排样算法

我们的项目核心是设计一款专为中文复杂多边形（汉字）而生的自动排样算法。这款算法旨在在确保板材利用率的同时，大幅节省排样时间，提高生产效率。

我们借鉴了刘虓提出的最小重力势能算法（HAPE），并针对中文字体的复杂特性进行了两项关键改进。

关键技术亮点

1. 优化排样顺序： 为了提高单次排样的效率，我们不再单纯依据字体面积大小来决定排样顺序。我们的新策略是综合考虑字体的最小外接矩形和相对有效面积比率。具体来说，我们优先排列“外接矩形大且相对有效面积大”的字体，随后再处理其他类型的字体。这样能更好地利用板材上的空间，为后续的小字体留下空隙。

2. 逐步求精的角度搜索： 与简易多边形不同，中文字体高度不对称，因此不能仅依赖传统的0°和180°旋转角度。为了在提高板材利用率和排样效率之间取得平衡，我们引入了“逐步求精”的角度搜索方法。该方法会先在大间隔角度（如0°、90°等）内进行尝试，记录最优重心位置，然后在此基础上进行小间隔角度的精细探索，从而找到最佳的排样角度，有效提高排样效率。

模拟退火优化

尽管改进后的HAPE算法能得到一个良好的粗排样结果，但它本质上是一种启发式算法，容易陷入局部最优解。为此，我们引入了模拟退火算法来优化排样顺序。通过这种智能算法，我们能够对粗排样结果进行多次迭代和扰动，寻找更优的全局排样解，进一步提升板材利用率。

项目成果

我们最终在MATLAB环境下搭建了一个简单、易于操作且界面友好的雕刻字排样仿真系统。该系统考虑到了实际工程应用中字体归属和间距等问题，并进行了可视化和交互性设计。经过测试，我们的算法能够有效提升板材利用率，为工程师提供具有一定参考价值的排样方案。