[發明專利]一種適用于3D打印的交互式3D浮雕方法

有效

• 申請號: 202010180001.4
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111400788B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 王勝法;李佳澤;劉斌;羅鐘鉉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F30/12
• 分類號: G06F30/12;G06F111/20
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種適用于3D打印的交互式3D浮雕方法，其特征在于，步驟如下：

(1)選取感興趣區域

(1.1)構建切割面

第一步，用戶通過鼠標輸入選取模型上兩點；第二步，用戶通過鍵盤輸入，在上述兩點間繪制出一個箭頭，該箭頭可繞以第一步選中的兩點所在直線為旋轉軸且初始指向隨機；第三步，用戶通過鍵盤輸入，控制箭頭繞旋轉軸旋轉，箭頭中軸線與切割平面法線垂直；切割平面具體表達如下：

其中，(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)為第一步中選取的兩點的模型坐標，(x₃,y₃,z₃)為在箭頭上且不在旋轉軸上的任意一點模型坐標；

(1.2)構建切割路徑

以步驟(1.1)中第一步的兩點，一點作為切割起點，一點作為切割終點；

第一步，遍歷以切割起點為頂點的三角面片，找到第一個需要被切割的面片；

第二步，計算三角面片的被切割邊與切割平面的交點；第三步，基于半邊數據結構和上一步的被切割邊找到下一個被切割面片；第四步，重復第二步和

第三步直至到切割終點結束；

交點計算步驟如下：

n·p+d＝0， (1.2)

n+(a+λ(c-a))+d＝0，

p＝a+λ(c-a)，

其中，n為切割平面的法向量，a和c為被切割邊兩端端點模型坐標向量，p為交點模型坐標向量，d和λ為系數；

(1.3)構建映射區域

第一步，依據步驟(1.1)和步驟(1.2)，按照逆時針或順時針的順序構建出感興趣區域的四條邊界，同時標記邊界上的模型頂點；第二步，通過鼠標輸入選取感興趣區域內一點后，遍歷邊界內頂點，構建出映射區域；

(2)三維浮雕構建

第一步，將多通道二維圖像轉為單通道灰度圖；第二步，利用參數化映射算法，計算步驟(1)感興趣區域內的點的紋理坐標，感興趣區域內的點包括邊界上頂點和邊界內頂點；紋理坐標與灰度圖數組映射如下：

i＝[t*(w-1)]， (2.1)

j＝[s*(h-1)]， (2.2)

其中，(t,s)為基于參數化算法計算得出的紋理坐標；w為圖像寬度，h為圖像高度，i,j分別表示圖像數組第i列和第j行；

第三步，在前兩步的基礎上，改變感興趣區域的模型坐標，進行3D雕刻；雕刻后感興趣區域頂點模型坐標與雕刻前的模型坐標映射如下：

其中，v'為雕刻后感興趣區域頂點模型坐標向量，v為雕刻前感興趣區域頂點模型坐標向量，g_ij為圖像數組第列第i行的灰度值j，n_v為對應頂點法向量，ε為雕刻深度參數。