[发明专利]基于四面体网格的仿周期极小曲面的内部孔隙设计方法

摘要

一种基于四面体网格的仿周期极小曲面的内部孔隙设计方法，采用的具体步骤如下：一：提取图像；二：生成四面体网格；三：进行切片处理；四：选定一层切片平面；五：得到特定方向的扫描线；六：找出所有扫描线起点到终点间的四面体T；七：计算与每个扫描线相交的四面体T相交起点A和相交终点B；八：利用四面体T的四个顶点，建立四元隐式函数；九：对采样点函数值与设定值C进行比较，大于设定值C则跳过，小于则进入步骤十；十：将采样点函数值计入3D打印路径；十一：判断切片平面是否处理完毕，是则输出3D打印路径，否则，选择另一切片平面，进入步骤五。本方法弥补了现有的三周期极小曲面技术的不足。

主权项

1.一种基于四面体网格的仿周期极小曲面的内部孔隙设计方法，其特征在于，采用的具体步骤如下：步骤一：利用医学成像及图像处理技术提取出患者病变部位的三维外部轮廓图像；步骤二：利用四面体网格生成技术生成三维外部轮廓图像外形的内部四面体网格；步骤三：设定3D打印方向，并对三维外部轮廓图像进行切片处理；步骤四：选定三维外部轮廓图像的一层切片平面；步骤五：利用扫描线方法在选定的切片平面上得到特定方向的扫描线；步骤六：找出所有从扫描线起点到终点间的四面体T；步骤七：计算与扫描线相交的每个四面体T的相交起点A和相交终点B；步骤八：利用四面体T的四个顶点，建立四元隐式函数，具体为将四面体的四个顶点设为V1,V2,V3,V4，顶点V1到对面三角形的垂直距离为d1，依次类推，我们可以得到四个垂直距离d1,d2,d3,d4，利用这四个距离值，确定四元隐式函数：cos(D1)+cos(D2)+cos(D3)+cos(D4)+cos(D1)cos(D2)cos(D3)cos(D4)＝C定义了一个隐式曲面，其中D1＝2πk1d1,D2＝2πk2d2,D3＝2πk3d3,D4＝2πk4d4，k1,k2,k3,k4为四个正整数，决定着沿四个轴线方向的周期函数变化频率，当改变k1,k2,k3,k4或步骤九中的常数C时，相应的孔隙半径及复杂度也发生了变化，并利用该四元隐式函数计算出起点A到终点B采样点的函数值；步骤九：对采样点函数值与设定值C进行比较，大于设定值C则跳过，小于则进入步骤十；步骤十：将函数值小于设定值C的那段扫描线计入3D打印路径；步骤十一：判断切片平面是否处理完毕，是则输出3D打印路径，否则，选择三维外部轮廓图像下一个切片平面，进入步骤五。