[发明专利]一种面向3D打印的半色调投影与模型生成方法

摘要

本发明公开了一种面向3D打印的半色调投影与模型生成方法，包括将给定图像分解生成特征层与色调层并生成数字半色调分布；将两层半色调分布结果融合并生成满足可打印性约束的半色调分布；将平面半色调结果投影到给定的三维模型上，对模型进行编辑得到互不重叠并可打印的孔洞。本发明能够将任意图像以半色调孔洞的形式刻画在三维模型表面上，并通过三维打印得到带小孔洞的壳状模型，在灯光的投影下呈现出连续灰度变化的效果，可应用于灯具定制等多种场合。

主权项

一种面向3D打印的半色调投影与模型生成方法，其特征是：包括以下步骤：(1)根据输入参数，包括模型到光源的距离和模型到投影表面的距离，建立模拟投影场景；(2)对输入图像，生成保持原图特征的特征层和色调层两层图像，计算相对应的半色调分布，即特征层的半色调分布和色调层的半色调分布；(3)对于特征层的半色调分布和色调层的半色调分布中的每个点，满足打印的约束条件下，根据该点的灰度值调整其半径；(4)融合两半色调分布，得到整体图像的半色调分布；(5)对于得到的整体图像半色调分布上的每个点，迭代计算其对应孔洞的长度；(6)把计算得到的整体图像的半色调分布和对应孔洞长度反投影到模型表面，在模型上生成对应孔洞，并得到模型的三维网格表示；所述步骤(2)中，具体方法为：(2‑1)将给定输入图像转化为灰度图像，使用边缘检测算法，计算其横向纵向灰度变化的梯度，由此提取特征轮廓，得到特征层；(2‑2)对特征层使用半色调方法沿特征轮廓采样，形成一系列排列紧密的半色调采样点，并为所有采样点的半径设置统一的初始值；(2‑3)抽取特征后的剩余灰度图像为色调层，为了提高投影后图像的清晰度，在色调层的基础上增强对比度；(2‑4)使用基于加权质心Voronoi图的半色调算法，生成半色调分布，包括所有采样点的位置和半径初始值；所述步骤(3)的具体方法为：根据计算机仿真的配置，计算所有点的最大半径和最小半径作为打印的约束条件，并计算各个点所在Voronoi多边形单元平均灰度值，并将其映射成为半径。