[發(fā)明專利]一種網(wǎng)絡(luò)化3D打印機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810328291.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108673899A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊勇;楊翠碧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶三峽學(xué)院
• 主分類號(hào): B29C64/393
• 分類號(hào): B29C64/393;B29C64/386;B22F3/115;B33Y50/02;B33Y50/00
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種網(wǎng)絡(luò)化3D打印機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)化3D打印機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法設(shè)置有：3D打印模塊；

所述3D打印模塊與輸入模塊、動(dòng)力模塊控制模塊連接；

所述監(jiān)控模塊與分析模塊連接；

所述分析模塊與控制模塊及警報(bào)模塊連接；

所述控制模塊與網(wǎng)絡(luò)模塊連接；

監(jiān)控模塊監(jiān)控方法包括：

根據(jù)磁共振或計(jì)算機(jī)斷層成像體素?cái)?shù)據(jù)的灰度或紋理特性，繪制3D打印圖像外部邊界輪廓線和內(nèi)部區(qū)域邊緣線；基于磁共振或計(jì)算機(jī)斷層成像重建的體素?cái)?shù)據(jù)和標(biāo)記的內(nèi)部區(qū)域邊緣線，構(gòu)造內(nèi)邊界節(jié)點(diǎn)富集函數(shù)；考慮3D打印圖像的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性和光學(xué)特異性，采用基于混合光傳輸方程的自適應(yīng)光傳輸數(shù)學(xué)模型描述光粒子在3D打印圖像中的傳輸過(guò)程；鑒于有限體積法在六面體體素網(wǎng)格上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，采用擴(kuò)展有限體積法對(duì)自適應(yīng)光傳輸數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值離散和求解，建立描述體內(nèi)靶標(biāo)與體表測(cè)量值之間線性關(guān)系的系統(tǒng)方程；考慮3D打印圖像分布的稀疏性和體表測(cè)量數(shù)據(jù)的不完整性，建立基于稀疏正則化策略和融合先驗(yàn)初步標(biāo)定位結(jié)果的目標(biāo)函數(shù)；采用合適的優(yōu)化方法求解目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)3D打印圖像目標(biāo)圖像的準(zhǔn)確、快速重建。

2.如權(quán)利要求1所述網(wǎng)絡(luò)化3D打印機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控模塊監(jiān)控方法具體包括：

步驟一、數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理，利用多模態(tài)分子成像系統(tǒng)，依次采集用于光學(xué)三維成像的多角度熒光數(shù)據(jù)、用于構(gòu)建體素物理模型的磁共振或計(jì)算機(jī)斷層成像數(shù)據(jù)；利用多模態(tài)分子成像系統(tǒng)中的預(yù)處理軟件對(duì)熒光數(shù)據(jù)進(jìn)行去除背景噪聲、提取感興趣區(qū)域預(yù)處理；對(duì)磁共振或計(jì)算機(jī)斷層成像數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償壞點(diǎn)壞線、亮場(chǎng)校正、幾何校正預(yù)處理和三維體素?cái)?shù)據(jù)重建；

步驟二、構(gòu)建基于體素的物理模型；

步驟三、構(gòu)建自適應(yīng)光傳輸數(shù)學(xué)模型；

步驟四、融合富集函數(shù)建立系統(tǒng)方程；

步驟五、建立目標(biāo)函數(shù)；

步驟六、求解目標(biāo)函數(shù)，選用合適的優(yōu)化算法對(duì)建立的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，獲得3D打印圖像目標(biāo)圖像的空間位置和濃度分布；

步驟七、三維重建結(jié)果顯示，對(duì)獲得的目標(biāo)圖像重建結(jié)果和獲取的三維體素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行圖像融合，將重建的目標(biāo)空間位置和濃度分布在3D打印圖像中進(jìn)行三維顯示。

3.如權(quán)利要求2所述網(wǎng)絡(luò)化3D打印機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控模塊監(jiān)控方法具體包括：

構(gòu)建基于體素的物理模型具體包括：

第一步，利用多模態(tài)分子成像系統(tǒng)中的配準(zhǔn)軟件，將磁共振或計(jì)算機(jī)斷層成像重建得到的三維體素?cái)?shù)據(jù)配準(zhǔn)到已有公開(kāi)數(shù)字鼠圖譜中，以此繪制并標(biāo)記3D打印圖像外部輪廓線和內(nèi)部圖像的邊界線；

第二步，基于三維體素?cái)?shù)據(jù)和標(biāo)記的內(nèi)部區(qū)域邊界線，構(gòu)造邊界節(jié)點(diǎn)富集函數(shù)：

其中，j是體素節(jié)點(diǎn)；

ψ_j(r)是定義的內(nèi)邊界節(jié)點(diǎn)富集函數(shù)；

v_j(r)是線性插值基函數(shù)；

是符號(hào)距離函數(shù)，定義為節(jié)點(diǎn)到距離其最近閉合邊界的距離：

其中，sign(r)用來(lái)表示點(diǎn)r與邊界Γ的從屬關(guān)系：若點(diǎn)在區(qū)域內(nèi)部則值為負(fù)，在區(qū)域外部則為正，在邊界上則為零；

是符號(hào)距離函數(shù)在體素節(jié)點(diǎn)j上的取值；

第三步，以標(biāo)記的內(nèi)部圖像邊界線為分界面，將3D打印圖像分解為多個(gè)區(qū)域的合集，并將區(qū)域光學(xué)特性參數(shù)賦給相應(yīng)區(qū)域，構(gòu)建基于體素的光學(xué)三維成像物理模型。