[发明专利]改进的面向3D打印自定义模型立体二维码生成方法及系统

说明书

本发明公开了一种改进的面向3D打印自定义模型立体二维码生成方法及系统，其中该方法包括对自定义3D模型进行网格化和归一化处理；采用透视投影变换方法将二维码映射到自定义3D模型的目标区域；根据映射结果进行凹陷操作，在自定义3D模型表面生成具有相同凹陷深度的立体二维码；物理实验模拟真实的二维码图像，计算出立体二维码的整体对比度和每个黑色模块的对比度；根据模拟结果优化立体二维码黑色模块的深度，在自定义3D模型表面生成立体二维码；将生成的含有立体二维码的3D模型输入至3D打印机，并利用单一材料进行打印，最后输出带有立体二维码的3D实物。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种改进的面向3D打印自定义模型立体二维码生成方法及系统。

背景技术

二维码(Two-dimensional Code)，又称快速响应码(Quick Response Code)，是在条形码技术基础上扩展出的一种具有可读性的条码。二维码利用黑白正方形模块对大量信息进行编码，通过设备扫描可快速传达出其所包含的信息。二维码以其便捷的获取信息、网站跳转、推送广告、防伪促销以及手机支付等强大功能的优势，已经成为信息时代应用最为广泛的自动识别技术，被广泛应用于产品溯源、景点门票、运输管理以及会议服务等各个领域。而已有的二维码生成技术，大多面向的是数字图像。

3D打印(3D Printing)，又称增材制造(Additive Manufacturing,AM)，是一种快速成形技术，它以数字化模型为基础，运用塑料、陶瓷、金属等可粘合材料，摆脱传统的减式材料制造模式，通过逐层打印的方式构造物体。由于其在制造工艺方面的创新，被认为是“第三次工业革命的重要生产工具”。随着3D打印技术的迅速发展，目前已经出现使用两种颜色的材料打印在平面上的立体二维码，但主流的消费级3D打印机只能打印单一属性的材料，即只能提供单一颜色，不满足二维码解码需要高对比度的前景色和背景色两种颜色的特性，另外，由于空间畸变在任意曲面上表达的立体二维码识别率较低，因此，使用单一属性成型材料的3D打印机在任意三维模型上制造立体二维码的技术还不够成熟。

目前虽然有面向3D打印的自定义模型立体二维码生成方法，比如：申请号为CN201710031940.0的专利，该申请通过对自定义三维模型进行几何与结构分析，在适合打印立体二维码的目标区域根据透视投影变换的结果进行凹陷操作生成可用单一属性成型材料的3D打印机制造的立体二维码。但是，该方法用于生成立体二维码的目标区域通过几何与结构分析给出，并非完全由用户指定，而且这些目标区域往往是曲率变化比较小的区域。而在曲率变化比较大的目标区域，该方法生成的立体二维码由于黑色和白色模块之间的颜色对比度不足不容易被解码器成功解码。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种改进的面向3D打印自定义模型立体二维码生成方法，该方法首先采用透视投影变换将二维码映射到自定义3D模型的目标区域，并根据变换结果进行统一深度的凹陷操作，然后计算立体二维码每一点的可见性，并根据物理实验获得的可见性和灰度值之间的关系模拟出真实的二维码图像，随后根据模拟的结果调整立体二维码每个黑色模块的深度，使得二维码前景色和背景色的对比度增强，从而提高解码成功率，最后生成可通过单一属性成型材料的3D打印机制造的包含立体二维码的三维模型。

本发明的一种改进的面向3D打印自定义模型立体二维码生成方法，包括：

对自定义3D模型进行网格化和归一化处理；

采用透视投影变换方法将二维码映射到自定义3D模型的目标区域；

根据映射结果进行凹陷操作，在自定义3D模型表面生成具有相同凹陷深度的立体二维码；

物理实验模拟真实的二维码图像，计算出立体二维码的整体对比度和每个黑色模块的对比度；

根据模拟结果优化立体二维码黑色模块的深度，在自定义3D模型表面生成立体二维码；