一種基于顯著性的網(wǎng)格模型3d打印切片方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，包括以下幾個(gè)步驟：步驟A1、輸入網(wǎng)格模型文件，對(duì)網(wǎng)格模型進(jìn)行顯著性計(jì)算，獲得每個(gè)網(wǎng)格頂點(diǎn)的顯著性；步驟A2、對(duì)所述網(wǎng)格模型進(jìn)行切片，切片層厚為實(shí)際使用3D打印機(jī)所能達(dá)到的最高精度；步驟A3、計(jì)算每層切片的顯著性；步驟A4、對(duì)相鄰的切片根據(jù)其顯著性進(jìn)行合并和重新分層，并按照重新分層后的得到的每層高度和層厚對(duì)原始網(wǎng)格模型進(jìn)行重新切片；步驟A5、由重新切片的結(jié)果生成通用的Gcode文件，供3D打印機(jī)讀取與打印。本發(fā)明基于顯著性的網(wǎng)格模型切片，利用人眼的視覺注意機(jī)制，能夠在保證視覺效果相近的情況下，大大縮短網(wǎng)格模型3D打印所耗費(fèi)的時(shí)間。
【專利說明】—種基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，屬于幾何處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印，又稱快速成型技術(shù)，是一種模仿普通打印機(jī)的原理，能夠打印三維立體模型的技術(shù)。3D打印可分為兩個(gè)階段，首先由計(jì)算機(jī)通過設(shè)計(jì)、掃描等手段獲得網(wǎng)格模型，并將網(wǎng)格模型沿某個(gè)方向切成若干層切片，然后將原料裝入打印機(jī)中，由計(jì)算機(jī)根據(jù)切片生成機(jī)器指令，控制打印機(jī)噴頭將原料一層一層累積起來，最終形成三維立體的實(shí)物。
[0003]3D打印技術(shù)是一項(xiàng)具有前沿性、先導(dǎo)性的新興技術(shù)，特別適用于小批量、個(gè)性化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，原材料昂貴的生產(chǎn)制造。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和生產(chǎn)工藝將發(fā)生深刻的變革，設(shè)計(jì)、建筑、航天、醫(yī)學(xué)、教育等行業(yè)也將受到深遠(yuǎn)的影響?！督?jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志2012年將3D打印技術(shù)稱為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志”，認(rèn)為其是推動(dòng)新一輪工業(yè)革命的重要契機(jī)，已經(jīng)引起全世界的廣泛關(guān)注。當(dāng)前3D打印技術(shù)面臨的一項(xiàng)主要難題就是打印速度過慢，尤其對(duì)于使用ABS、PLA等廉價(jià)材料的消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)來說，時(shí)間成本是制約其普及和發(fā)展的一個(gè)重要因素。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)3D打印速度的研究不多，而過去對(duì)CAD模型切片方法的研究無法應(yīng)用于以復(fù)雜網(wǎng)格模型為主的消費(fèi)級(jí)3D打印領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，通過對(duì)模型中不同顯著度的部分設(shè)置不同的精度，縮短了網(wǎng)格模型3D打印所耗費(fèi)的時(shí)間。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]本發(fā)明的基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，包括以下步驟:
[0007]步驟Al、對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行顯著性計(jì)算，獲得每個(gè)頂點(diǎn)的顯著性；
[0008]步驟A2、對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行切片，切片層厚為實(shí)際使用3D打印機(jī)所能達(dá)到的最高精度；
[0009]步驟A3、計(jì)算每一層切片的顯著性；
[0010]步驟A4、對(duì)相鄰的切片層根據(jù)其顯著性進(jìn)行合并和重新分層，并按照重新分層后的得到的每層高度和層厚對(duì)原始網(wǎng)格模型進(jìn)行重新切片；
[0011]步驟A5、由重新切片的結(jié)果生成通用的Gcode文件，供3D打印機(jī)讀取與打印。
[0012]上述步驟Al進(jìn)一步包括以下步驟:
[0013]步驟All、計(jì)算網(wǎng)格頂點(diǎn)的其平均曲率；
[0014]步驟A12、計(jì)算網(wǎng)格頂點(diǎn)鄰域的平均曲率的平均高斯權(quán)值:
【權(quán)利要求】
1.一種基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟: 步驟Al、輸入網(wǎng)格模型文件，對(duì)網(wǎng)格模型進(jìn)行顯著性計(jì)算，獲得每個(gè)網(wǎng)格頂點(diǎn)的顯著性； 步驟A2、對(duì)所述網(wǎng)格模型進(jìn)行切片，切片層厚為實(shí)際使用3D打印機(jī)所能達(dá)到的最高精度； 步驟A3、計(jì)算每層切片的顯著性； 步驟A4、對(duì)相鄰的切片根據(jù)其顯著性進(jìn)行合并和重新分層，并按照重新分層后的得到的每層高度和層厚對(duì)原始網(wǎng)格模型進(jìn)行重新切片； 步驟A5、由重新切片的結(jié)果生成通用的Gcode文件，供3D打印機(jī)讀取與打印。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，其特征在于， 步驟Al中，網(wǎng)格頂點(diǎn)顯著性計(jì)算具體包括以下幾個(gè)步驟: 步驟AU、計(jì)算網(wǎng)格頂點(diǎn)的平均曲率； 步驟A12、計(jì)算網(wǎng)格頂點(diǎn)鄰域的平均曲率的平均高斯權(quán)值:
G(C(V)5Cr) =^p.......7—1.......其中，C(V)是網(wǎng)格頂點(diǎn)V的平均曲率；N(v，O )是到網(wǎng)格頂點(diǎn)V的歐氏距離小于等于O的網(wǎng)格頂點(diǎn)的集合，X是屬于集合N的元素； 步驟A13、計(jì)算網(wǎng)格頂點(diǎn)的顯著性，顯著性由不同窗口大小下的平均曲率的高斯權(quán)值的差的絕對(duì)值確定:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，其特征在于， 步驟A2中，所述切片指以垂直于Z軸的平面與網(wǎng)格模型求交所獲得的2D輪廓，平面的高度從O開始按照設(shè)定的層厚逐層增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，其特征在于， 步驟A3中，每層切片的顯著性具體包括以下幾個(gè)步驟: 步驟A31、計(jì)算每一層切片與網(wǎng)格的邊的所有交點(diǎn)的顯著性； 步驟A32、計(jì)算每一層切片的顯著性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，其特征在于， 步驟A31中，每一層切片與網(wǎng)格的邊的所有交點(diǎn)的顯著性的計(jì)算包括以下幾種情況:①若切片與網(wǎng)格的邊的交點(diǎn)正好與網(wǎng)格頂點(diǎn)重合，則其顯著性與網(wǎng)格頂點(diǎn)的顯著性的值相等； ②若切片與網(wǎng)格的邊的交點(diǎn)不與網(wǎng)格頂點(diǎn)重合，則其顯著性:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，其特征在于， 步驟A32中，所述每一層切片的顯著性為:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，其特征在于， 所述步驟A4中，根據(jù)顯著性重新分層并切片具體包括以下幾個(gè)步驟: 步驟A41、根據(jù)實(shí)際使用的3D打印機(jī)所能打印的層厚范圍，設(shè)置若干標(biāo)準(zhǔn)打印層厚，根據(jù)切片顯著性越高則打印層厚越薄的原則，將不同切片標(biāo)記為不同的打印層厚； 步驟A42、將相鄰且打印層厚相同的切片標(biāo)記為一組同層厚切片； 步驟A43、對(duì)每一組同層厚切片按照標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)層厚進(jìn)行重新分層； 步驟A44、按照重新分層后的得到的每層高度和層厚對(duì)原始網(wǎng)格模型進(jìn)行重新切片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于顯著性的網(wǎng)格模型3D打印切片方法，其特征在于， 步驟A43中，重新分層的方法可分為兩種情況: G=NXT+r 其中，G是某一組切片的總層厚，T是該組切片標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)層厚，N是正整數(shù)，r是小于T的非負(fù)值。 ①若
【文檔編號(hào)】G06T17/05GK103700144SQ201410015269
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】童晶, 陳正鳴, 唐瀟偉, 巢海遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)