[发明专利]一种基于多角度图像的3D打印设备及3D打印方法

权利要求书

1.一种基于多角度图像的3D打印设备，其特征在于，该设备包括：物品放置装置、拍摄装置、图像建模装置、图像后处理装置和打印装置，所述物品放置平台与所述拍摄装置通信连接，并协助拍摄装置获取待打印物品的多角度图像；所述图像处理装置分别与所述拍摄装置和图像后处理装置远程连接，用于将拍摄装置所获取到的多角度图像进行三维建模，并将三维模型发送给图像后处理装置；图像后处理装置与打印装置通信连接，用于对三维模型进行优化后形成STL文件发送给所述打印装置进行待打印物品的3D打印。

2.根据权利要求1所述的基于多角度图像的3D打印设备，其特征在于，所述物品放置装置包括控制单元、旋转平台和拍照灯；所述控制单元用于接收所述拍摄装置发送过来的拍照命令，并根据拍照命令控制旋转平台旋转；旋转平台用于放置待打印物品，在控制单元的控制下进行旋转；拍照灯用于调整拍照的光线。

3.根据权利要求2所述的基于多角度图像的3D打印设备，其特征在于，所述拍照命令包括：拍照参数设置命令和拍照同步命令，所述拍照参数设置命令包括待获取图像的张数和拍照时延，所述拍照同步命令用于保持旋转平台和拍摄装置的同步。

4.一种基于多角度图像的3D打印方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)物品放置装置协助拍摄装置获取待打印物品的多角度图像；

(2)拍摄装置将获取到的多角度图像发送给图像建模装置；

(3)图像建模装置利用多角度图像进行三维建模，并将三维模型发送给图像后处理装置；

(4)图像后处理装置将三维模型进行优化后形成STL文件发送给打印装置进行待打印物品的3D打印。

5.根据权利要求4所述的基于多角度图像的3D打印方法，其特征在于，所述物品放置装置协助拍摄装置获取待打印物品的多角度图像包括以下步骤：

(1)拍摄装置向物品放置装置发送拍照参数设置命令，物品放置装置完成参数设置后向拍摄装置发送执行完毕的响应，所述拍照参数设置命令包括待获取图像的张数N和拍照时延n；

(2)拍摄装置向物品放置装置发送拍照同步命令，拍摄装置与物品放置装置同步计时；

(3)拍摄装置每拍摄一张图像，物品放置装置中的旋转平台在拍照时延n期间旋转360/N度，直至获取到N张待打印物品的图像。

6.根据权利要求4所述的基于多角度图像的3D打印方法，其特征在于，所述图像建模装置利用多角度图像进行三维建模包括以下步骤：

(1)利用Graph cuts算法将图像中的物体抠离背景，获得空白背景的图像；

(2)利用Snake模型，将图像灰度信息作为约束条件，提取待打印物体的轮廓曲线，得到轮廓图像；

(3)根据每幅图像对应的角度，依次选取角度差为90度的两幅轮廓图像利用SIFT算法对这两幅图像的特征点进行提取与配准；

(4)根据投影原理进行特征点的三维空间坐标恢复；

(5)针对特征点的三维空间坐标，利用RBF内插算法对表面进行重建，生成三维模型。

7.根据权利要求6所述的基于多角度图像的3D打印方法，其特征在于，所述特征点的空间坐标恢复具体为：

设某特征点在所选取的两幅轮廓图像中的坐标分别为(X1,Y1)和(X2,Y2)，则该特征点的空间坐标(X,Y,Z)为：

$\{\begin{array}{c}X=X_1\\ Y_1=Y_1\\ Z=X_2\end{array}.$

8.根据权利要求4所述的基于多角度图像的3D打印方法，其特征在于，图像后处理装置将三维模型进行优化，具体为：先对错误的地方进行删除或微调，再对尖锐的边缘进行平滑然后添加纹理。