[发明专利]适用于生物材料3D打印的模型分层以及轨迹填充方法

权利要求书

1.一种适用于生物材料3D打印的模型分层以及轨迹填充方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将stl数据按照几何逻辑结构建立三种索引数据结构：点，边，三角形；

2） 根据索引数据结构的拓扑关系建立起点与点之间，边与边之间，面片与面片之间的临接关系，获得连续的切片轨迹数据；

3）对切片轨迹进行填充；

所述步骤3）具体如下：

（1）以一个方向即Y方向对每层轮廓线等间隔求交点，保证每次扫描线与轮廓的交点为偶数个；

（2）利用蛇形查找算法，获得每层的一个或多个填充线；具体为：

（2.1）首先选择一个层高度z，根据该层获得所有扫描求交后的点，并确定扫描线平移的方向，设步骤（1）中扫描方向固定为y方向；

（2.2）保存蛇形轨迹如下：

首先定义X为交点的X坐标，Y为交点的Y坐标，则一条扫描线与轮廓相交，则该扫描线产生的所有交点具有相同的Y值；

当操作次数为偶数次时，提取一条扫描线的求交结果缓存中下标最小的，且未被使用的两个交点，并存入当前蛇形轨迹的缓存容器中，然后标记这两个点为已使用；

当操作次数为奇数次时，沿Y递增方向，如果存在下一条扫描线的交点，提取一条扫描线的求交结果缓存中下标最小的，且未被使用的两个交点，并存入当前蛇形轨迹的缓存容器中，然后标记这两个点为已使用；如果不存在下一条扫描线，则认为本条蛇形线已经终止，并沿着Y递增方向遍历扫描线交点，寻找Y最小的，同时X最小的未使用的两个点作为下一条蛇形线的起点；

遍历一层中所有扫描线交点，直到获得该层所有的蛇形线轨迹；

（2.3）Z坐标方向递增，遍历所有层的扫描线交点，获得所有层的蛇形线轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种适用于生物材料3D打印的模型分层以及轨迹填充方法，其特征在于，所述步骤1）包括：

对读取的stl散点数据利用去冗余算法进行数据预处理；

读取的三个散点按照顺时钟顺序依次提取一对散点，并将两个散点中索引较小的存入Edge类型边L[k]的散点索引L[k].xyindex[0]，较大的存入L[k].xyindex[1]，并将三条边的faceindex[0]赋值为所在三角形v[j].index；k表示边缓存数组下标；

循环存入L[k]到set类型容器SetEdge，通过find函数判断如果SetEdge中已存在这条边，则将L[k].faceindex[1]赋值为find返回迭代器指向元素的faceindex[0]；

将三条边L[k]按照顺时钟顺序赋予TRIANGLE类型的三角形数据结构v[j]的三个临边索引v[j].Lineindex[i]；最终将SetEdge容器中的边存入vector容器VecEdge中等待使用；i表示散点缓存数组下标；j表示三角形缓存数组下标；

根据三角形的三个边，以及边的邻接关系生成三角形的邻接三角形索引,最终生成顶点，边，三角形的索引字典表。

3.根据权利要求2所述的一种适用于生物材料3D打印的模型分层以及轨迹填充方法，其特征在于，所述利用去冗余算法进行数据预处理具体为：

依次读取一个三角形的三个散点坐标到三个XYZ类型变量P[3]，将一个散点P[i]存入vector容器VecTri之前先存入一个set容器SetTri，通过find函数判断如SetTri中已存在相同元素，则只索引容器中的位置即p[i].index置为find函数返回迭代器指向元素的索引标号，如果P[i]是一个新的点则插入VecTri容器末尾并赋予新的索引编号，P[i].index =SetTri.size()；依次将三个散点存入一个TRIANGLE类型的三角形v[j]的xyzindex[i]；每读取一个新的三角形,将三角形的索引v[j].index赋值为j,然后将j递增加一；j表示三角形缓存数组下标。

4.根据权利要求2所述的一种适用于生物材料3D打印的模型分层以及轨迹填充方法，其特征在于修改去冗余算法的边界条件：如果计算任意两个点之间的直线距离小于一个固定值，则认为这两个点是同一个点。