[发明专利]一种全彩色三维打印的屏幕软打样算法

说明书

本发明提出一种针对彩色三维打印的屏幕软打样算法，以做到实现对三维彩色打印的打印预览效果。首先对输入三维打印机的数据进行数据检查，依次检查数据是否包含空间信息、颜色值、不透明度；其次使用提出的三维误差扩散算法对输入的体数据进行二值化；使用通道过滤器确保每个体素点只有一个颜色；最后利用光线投射体绘制算法，以屏幕平面上的每个像素为原点投射光线穿过二值化后的数据，并在光线路线上进行体绘制积分，将积分后的值依次显示在屏幕上。该屏幕软打样算法能够快速的在显示器中模拟实际打印的颜色效果，显著性的提高打样的效率和减少打样的成本。

技术领域

本发明属于屏幕软打样领域，具体涉及一种用来进行全彩色三维打印的屏幕软打样算法。

背景技术

三维打印是一种快速成型技术的一个分支，最早由曼彻斯特科学院提出，三维打印基于终端电脑生成的CAD模型。三维打印采用的是增材制造工艺，通过一系列模型的截面切面使产品一层层的建立起来。虽然三维打印机工作方式类似于传统的激光或者喷墨打印机，但是相比使用多色油墨，三维打印机使用的更多是粉末用以一层层建立模型。彩色三维打印属于三维打印的一个分支，因为解决了经典三维打印仅不能连续调彩色打印的问题，在近两年兴起并蓬勃发生。彩色三维打印通常被应用在制作设计模型和人像复制上，并且因为打印材料和人体组织相似的透明性，在医学领域的应用尤其具有前景。

因为彩色三维打印和传统二维印刷原理上的共同性，二维印刷中的许多技术对彩色三维打印是具有借鉴意义的，其中一点就是屏幕软打样。在印刷领域中，屏幕软打样是指在显示器上仿真显示实际印刷的输出效果。这种技术通过色彩管理和校正建立起源数据到目标输出色空间、目标输出色空间到显示器色空间的转换，使原稿在显示器上显示的颜色效果与实际印刷的效果一致，达到“所见即所得”的效果。

众所周知，因为原材料的昂贵和打印方式的限制，三维打印的材料成本和时间成本都是相当高的。同时因为材料的颜色性能的影响，数字显示中的原稿和打印出来的产品颜色上的差异会相当大。如果没有一个良好的打印预览方式，生产人员必须将原稿实际打印出来才能看到最终的效果，一旦效果不尽如人意，那么消耗的材料和时间都相当于浪费了。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种针对彩色三维打印的屏幕软打样算法，以做到实现对三维彩色打印的打印预览效果。该屏幕软打样算法能够快速的在显示器中模拟实际打印的颜色效果，显著性的提高打样的效率和减少打样的成本。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种全彩色三维打印的屏幕软打样算法，通过一种全新的三维误差扩散算法对输入3D模型体数据进行二值化，并采用本发明提出的通道滤波器进行过滤，再由光线投射体绘制算法计算二值化后的3D模型在屏幕上的投影图像，具体包括以下步骤：

步骤1，对输入三维打印机的体数据进行数据检查，依次检查体数据的空间信息、颜色值和不透明度，如果不包含以上任何一条信息则报错；

步骤2，利用提出的三维误差扩散算法对体数据进行二值化；

步骤3，使用通道过滤器对二值化的体数据进行过滤，以确保体数据中的每个体素点只有一个颜色；

步骤4，利用光线投射体绘制算法，以屏幕平面上的每个像素为原点投射光线穿过步骤3所得的二值化数据，并在光线路线上进行体绘制积分，将积分后的值依次显示在屏幕上。

进一步的，步骤1中对输入三维打印机的体数据进行数据检查的具体步骤为，

a.提取输入数据的坐标系信息，检查是否为笛卡尔坐标系，如果不是则确认获取的坐标系信息是否包含在可转换的坐标系库中，如果是则转换当前坐标系为笛卡尔坐标系；

b.进行转换后检查当前数据是否有小数值，如果有则取整；

c.检查当前空间信息的起点是否为(0,0,0)，如果不是则利用投射变换将数据投射到以(0,0,0)位原点的模式；