[发明专利]一种面向3D打印的基于向量场的图像线刻画生成方法

权利要求书

1.一种面向3D打印的基于向量场的图像线刻画生成方法，其特征在于包括以下步骤：

1)输入图像，设置参数：Size_obj，α，β，γ，k，w_coa，w_fine；应用多区域的图像分割算法，把图像分成背景区域和若干前景区域；

2)提取前景区域边界，得到粗糙特征边，并保留区域边界于最终线刻画结果上；

3)对输入图像用EdgeDrawing算法，得到精细特征边；

4)基于两种特征边分别构造张量场，并按照融合系数得到融合的张量场，得到融合的向量场，具体方法为：

(1)生成粗糙水平的特征边对应的张量场：计算每个像素点的张量矩阵其中s∈S，表示特征边上的线段；l_s表示s的长度；θ_s表示s与水平正方向夹角；r(p,s)表示p与s之间的距离；

(2)用步骤(1)中同样的方法得到精细的特征边对应的张量场；

(3)计算点p处的混合张量，其计算公式是

(4)计算混合向量——混合张量矩阵最大特征值所对应的特征向量；

5)在3D打印线有宽度且不能相交或自交，以及保持灰度信息的限制下，按区域生成流线；

6)将线刻画的结果用FDM 3D打印机制造，即生成3D打印的基于向量场的图像线刻画。

2.如权利要求1所述一种面向3D打印的基于向量场的图像线刻画生成方法，其特征在于在步骤1)中，所述输入图像为灰度或彩色。

3.如权利要求1所述一种面向3D打印的基于向量场的图像线刻画生成方法，其特征在于在步骤2)中，所述提取前景区域边界，得到粗糙特征边，并保留区域边界于最终线刻画结果上的具体方法为：

(1)收集所有边界上的像素点并用Douglas-Peucker算法折线逼近边界，得到的线段用于计算向量场；

(2)在线段上每隔添加一个点；

(3)重复对边界线做板长为1的laplacian光顺，直到达到迭代次数；

(4)调整坏边，先对所有的边界线按照长度进行排序，形成未放置的边界线队列，从长到短添加线；如果线上某点p与其他线上的点距离小于Width_line，或者与同条线上的点距离小于删除点p，如果某处连续删除两个点，就从该处把线拆分开，把拆分后长度大于α·Width_line的线，依照长度插入到未放置的边界线队列，当队列空时提取完成。

4.如权利要求1所述一种面向3D打印的基于向量场的图像线刻画生成方法，其特征在于在步骤3)中，所述对输入图像用EdgeDrawing算法，得到精细特征边，是用Douglas-Peucker算法折线逼近输入图像EdgeDrawing的结果，得到精细特征边上的一系列线段，用于计算精细特征边对应的张量场。