CN103854304A - 一种三维模型生成系统及生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维模型生成系统及生成方法，属于模型制作技术领域，系统包括数据获取单元；存储单元，保存有多个用于进行三维模型变换的标准模型数据；处理单元，分别连接数据获取单元和存储单元；文件生成单元，连接处理单元；模型生成单元，连接文件生成单元；方法包括：步骤1，获取外部输入的平面图像数据；步骤2，根据平面图像数据，对相应的标准模型数据进行三维模型变换，以形成相应的三维模型数据；步骤3，将三维模型数据转换成为三维模型文件；步骤4，根据三维模型文件，形成相应的实物模型。上述技术方案的有益效果是：将平面图像转换为三维图像并形成三维模型，操作简单，适于推广，且制作成本较低，实现较为简单。

Description

一种三维模型生成系统及生成方法

技术领域

本发明涉及模型制作技术领域，尤其涉及一种三维模型生成系统及生成方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人们的视觉欣赏水平逐渐提升，开始不满足于在屏幕上观看普通的平面图像（即2D图像），而更倾向于观看立体感和真实感更强烈的三维图像（即3D图像）。传统的生成三维图像的方法可以包括采用三维图像制作软件生成，以及采用特制的三维扫描仪生成等。第一种方法（即采用三维图像制作软件生成）需要专业人员操作，难度颇大，不容易推广；第二种方法（即采用特制的三维扫描仪生成）的制作成本较高，且同样需要专业人员操作，且操作步骤较为繁琐，不容易推广。进一步地，现有技术也无法实现方便快捷地制作出三维模型，或者制作三维模型的成本较高，操作繁琐，同样不容易得到推广。

中国专利（CN103358552A）公开了一种三维造型打印方法，首先建立计算机实体模型及得到切片信息，并使成型室的温度保持在大于0℃，小于60℃之间；然后通过计算机控制用普通喷墨打印机喷头改装的打印喷头打印UV液态材料和支撑材料；接着提升打印喷头使其与打印面保持固定距离步骤；其中，支撑材料为蒸馏水、去离子水或无色墨水；再次，在第一层上面打印第二呈UV层片和第二层支撑材料的步骤；重复上述步骤，制作出每一层，最终制造出三维物体及支撑；成型完成后，从支撑材料直接取出成型件。上述技术方案仅涉及一般的三维模型打印技术，并没有涉及三维模型的建立或者获得，以及根据获得的三维模型制作出实物模型的整个过程，因此无法解决现有技术中存在的问题。

中国专利（CN103465636A）公开了一种组合成品功能零部件的3D打印，包括：在欲打印工件数字模型及其数字切片里标识3D打印可打出的功能零部件空间和不能打印的功能零部件空间，依据上述标识数据，3D打印以适当工艺、材料，将可打的功能零部件打出，将不能打出的功能零部件的空间，以非成型粉材、光敏树脂液体或支撑物填充，或打印成假模(替身模)；其后，清除非成型粉材、光敏树脂、支撑物和假模(替身模)，将3D打印的功能零部件，与3D打印无法打出的传统制造的功能零部件，依数字设计模型准确组合、连接，得到数字模型预期的、具全部功能的物理实体。上述技术方案同样没有涉及如何获取待打印的3D模型，无法解决现有技术中存在的问题。

发明内容

根据现有技术中存在的问题，现提供一种三维模型生成系统及生成方法，具体包括：

一种三维模型生成系统，其中，包括：

数据获取单元，用于捕捉外部输入的平面图像数据；

存储单元，保存有多个用于进行三维模型变换的标准模型数据；

处理单元，分别连接所述数据获取单元和所述存储单元，用于根据所述平面图像数据，提取保存于所述存储单元中的相应的所述标准模型数据并进行变换，以形成相应的三维模型数据；

文件生成单元，连接所述处理单元，用于将所述处理单元形成的所述三维模型数据转换成为相应的三维模型文件，并输出所述三维模型文件；

模型生成单元，连接所述文件生成单元，用于根据所述文件生成单元输出的所述三维模型文件形成相应的实物模型。

优选的，该三维模型生成系统，其中，还包括：

模具生成单元，连接所述模型生成单元，用于根据所述模型生成单元生成的所述实物模型生成相应的模型模具。

优选的，该三维模型生成系统，其中，所述模型模具为蜡模模具。

优选的，该三维模型生成系统，其中，所述模型生成单元采用快速成型方法生成所述实物模型。

优选的，该三维模型生成系统，其中，所述处理单元中包括：

特征获取模块，用于获取所述平面图像数据中的特征信息；

模型变换模块，用于根据获得的所述特征信息，提取保存于所述存储单元中的所述标准模型数据并进行相应的变换，以形成相应的所述三维模型数据。

一种三维模型生成方法，其中，包括一存储单元，所述存储单元中保存有多个用于进行三维模型变换的标准模型数据；

步骤具体包括：

步骤1，获取外部输入的平面图像数据；

步骤2，根据所述平面图像数据，对相应的所述标准模型数据进行三维模型变换，以形成相应的三维模型数据；

步骤3，将所述三维模型数据转换成为三维模型文件；

步骤4，根据所述三维模型文件，形成相应的实物模型。

优选的，该三维模型生成方法，其中，所述步骤2具体包括：

步骤21，提取所述平面图像数据的特征信息；

步骤22，根据所述特征信息，对相应的所述标准模型数据进行变换；

步骤23，获得经过三维模型变换的所述三维模型数据。

优选的，该三维模型生成方法，其中，所述步骤4中，采用快速成型方法生成所述实物模型。

优选的，该三维模型生成方法，其中，所述步骤4中，在生成所述实物模型后，根据所述实物模型生成相应的模型模具。

优选的，该三维模型生成方法，其中，所述模型模具为蜡模模具。

上述技术方案的有益效果是：直接将平面图像转换为三维图像并形成相应的三维模型，操作简单容易上手，适于推广，且制作成本较低，实现较为简单。

附图说明

图1是本发明的较佳的实施例中，一种三维模型生成系统的结构示意图；

图2-3是本发明的较佳的实施例中，一种三维模型生成方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，本发明的较佳的实施例中，一种三维模型生成系统，具体包括：

数据获取单元1，连接外部的输入设备（未示出），用于获取外部输入的平面图像数据。具体而言，本发明的较佳的实施例中，上述来自外部输入设备的平面图像数据可以来自外部的扫描仪或照相机，也可以是移动设备或者台式计算机中已经保存的平面图像数据。

存储单元2，其中保存有用于进行三维模型变换的标准模型数据。本发明的较佳的实施例中，上述存储单元2中保存的标准模型数据，实际为构造一个特定的三维模型图像所需要用到的基本数据，即通常意义上所述的三维模型的基本素材。

处理单元3，连接上述数据获取单元1和存储单元2。本发明的较佳的实施例中，上述处理单元3中包括特征获取模块31和模型变换模块32。特征获取模块31用于提取上述平面图像数据中的一些特征信息，例如平面图像数据的各部分之间的间距，每部分的尺寸和颜色，以及各部分的亮度和对比度等。

本发明的较佳的实施例中，上述模型变换模块32连接特征获取模块31，用于获取特征获取模块31提取的对应于一个平面图像数据的多个特征信息，并从存储单元2中提取相应的标准模型数据。模型变换模块32根据特征信息，对标准模型数据进行相应变换，从而得到对应于上述平面图像数据的三维模型数据。

本发明的较佳的实施例中，上述模型变换模块32输出的为经过变换后的三维模型数据。

文件生成单元4，连接上述处理单元3。本发明的较佳的实施例中，上述文件生成单元4用于将处理单元3输出的三维模型数据转换成相应的三维模型文件。

本发明的较佳的实施例中，上述三维模型文件的文件格式包括3DS和STL等。本发明的其他实施例中，三维模型文件的文件格式并不限于上述格式。

模型生成单元5，连接上述文件生成单元4，用于根据文件生成单元4转换生成的三维模型文件形成相应的实物模型。本发明的较佳的实施例中，模型生成单元5通过快速成型技术，根据三维模型文件形成相应的实物模型。进一步地，上述快速成型技术可以包括最常见的3D打印技术，或者激光成型技术，因此，对应地，上述模型生成单元5可以为一3D打印机（使用3D打印技术形成上述实物模型），或者一激光快速成型机（使用激光成型技术形成上述实物模型）。本发明的其他实施例中，上述快速成型技术还包括其他一些能够根据输入的三维模型文件形成相应的实物模型的快速成型技术，相应地，模型生成单元5为实现特定的快速成型技术而准备的硬件设备。

本发明的较佳的实施例中，上述数据获取单元1、存储单元2、处理单元3和文件生成单元4可以包括在一计算机设备内，模型生成单元5可以为一独立的快速成型机，并通过数据线或者网络连接至计算机设备，以获取计算机设备发送的三维模型文件，并根据该三维模型文件形成相应的三维模型。

本发明的较佳的实施例中，在上述模型生成单元5之后还连接一模具生成单元6，该模具生成单元6根据模型生成单元5形成的实物模型，制作出相应的模型模具，以供制备成品。

本发明的较佳的实施例中，模具生成单元6可以为一独立于上述模型生成单元5（可以为一快速成型机）的模具生产流水线。

本发明的较佳的实施例中，模具生成单元6根据上述实物模型制作一蜂蜡蜡模，以用于进行失蜡浇铸流程。进一步地，本发明的较佳的实施例中，上述制作蜂蜡蜡模的过程，以及失蜡浇铸的流程与现有技术中类似，因此需要配备相应的制作设备。上述流程在此不再赘述。

本发明的其他实施例中，上述模具生成单元6根据实物模型所制作的模型模具并不限于上述蜂蜡蜡模，还可以是硅胶模具或者石膏模具，或者其他任意适合材料制成的模具。

本发明的较佳的实施例中，直接以蜂蜡作为模型生成单元5的快速成型原材料时，由于在模型生成单元5中形成的即为由蜂蜡制成的实物模型，可以直接将其作为模型模具使用，因此在这种情况下，无需在模型生成单元5之后再连接上述模具生成单元6。

本发明的其他实施例中，上述模型生成单元5中的快速成型原材料同样可以为硅胶或者石膏，或者其他适合生成模具的材料，相应地在模型生成单元5中形成的为采用上述原材料制成的实物模型，并可以直接作为模型模具使用。

本发明的较佳的实施例中，直接以制作成品的原材料（例如金属等）作为模型生成单元5的快速成型原材料时，由于此时在模型生成单元5中直接形成相应的成品模型，例如一些体积较小的金属零件等，因此在这种情况下，同样无需在模型生成单元5之后再连接上述模具生成单元6。

因此，综上所述，本发明的发明目的在于通过外部的输入设备获取平面图像数据（即2D图像），并通过三维转换将平面图像数据转换成三维图像（即3D图像）；随后通过快速成型技术，根据三维图像制作出相应的实物模型，或者蜡模模具；根据模具制成金属成品，从而达到输入平面图像（例如照片、图片等）即能制作成相应的成品物体的目的。

本发明的较佳的实施例中，如图2所示，为一种采用上述模型生成系统实现的一种模型生成方法，具体包括：

步骤1，获取外部输入的平面图像数据；

本发明的较佳的实施例中，通常可以通过外部的设备例如移动存储设备、手机或者照相机等输入平面图像数据，也可以调取计算机设备中预先保存的平面图像数据。

步骤2，根据平面图像数据，对相应的标准模型数据进行三维模型变换，以形成相应的三维模型数据；

本发明的较佳的实施例中，上述标准模型数据预设于模型生成系统中。首先提取平面图像数据中的一些特征信息，例如平面图像数据中各部分之间的间距，每部分的尺寸、颜色和形状大小等，随后提取对应的标准模型数据，将上述特征信息应用于标准模型数据中并进行相应的变换，以得到相应的三维模型数据，从而将平面的图像转换成三维的图像。

步骤3，将三维模型数据转换成为三维模型文件；

步骤4，根据三维模型文件，形成相应的实物模型。

本发明的较佳的实施例中，采用快速成型技术，例如3D打印技术和激光成型技术等，根据三维模型文件形成相应的实物模型。

本发明的较佳的实施例中，上述步骤4中，在形成相应的实物模型之后，采用模具制作工艺根据实物模型制作出相应的蜂蜡蜡模。该蜂蜡蜡模可以直接用于失蜡浇铸流程，以做出相应的金属制品。

本发明的较佳的实施例中，当步骤4中采用快速成型技术直接形成蜂蜡蜡模（例如3D打印的原材料就是蜂蜡）时，无需在其后增加蜂蜡蜡模的形成工艺。

本发明的较佳的实施例中，当步骤4中采用快速成型技术直接形成金属制品（例如3D打印的原材料就是金属）时，无需在其后增加蜂蜡蜡模的形成工艺。

本发明的较佳的实施例中，上述通过模具制作工艺形成的或者直接通过快速成型技术生成的模型模具还可以为硅胶或者石膏模具，或者其他以合适材料制成的模型模具。

如图3所示，本发明的较佳的实施例中，上述步骤2具体包括：

步骤21，提取平面图像数据的特征信息；

本发明的较佳的实施例中，平面图像数据的特征信息是指能够描绘该平面图像的一些特定数据，包括平面图像数据的各部分之间的间距、位置关系、形状大小以及缩放比例等，以及图像中的每个像素值（包括颜色、亮度、对比度等）。

步骤22，根据特征信息，对相应的标准模型数据进行变换；

步骤23，获得经过三维模型变换的三维模型数据。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种三维模型生成系统，其特征在于，包括：

数据获取单元，用于获取外部输入的平面图像数据；

存储单元，保存有多个用于进行三维模型变换的标准模型数据；

处理单元，分别连接所述数据获取单元和所述存储单元，用于根据所述平面图像数据，提取保存于所述存储单元中的相应的所述标准模型数据并进行变换，以形成相应的三维模型数据；

文件生成单元，连接所述处理单元，用于将所述处理单元形成的所述三维模型数据转换成为相应的三维模型文件，并输出所述三维模型文件；

模型生成单元，连接所述文件生成单元，用于根据所述文件生成单元输出的所述三维模型文件形成相应的实物模型。

2.如权利要求1所述的三维模型生成系统，其特征在于，还包括：

模具生成单元，连接所述模型生成单元，用于根据所述模型生成单元生成的所述实物模型生成相应的模型模具。

3.如权利要求2所述的三维模型生成系统，其特征在于，所述模型模具为蜡模模具。

4.如权利要求1所述的三维模型生成系统，其特征在于，所述模型生成单元采用快速成型方法生成所述实物模型。

5.如权利要求1所述的三维模型生成系统，其特征在于，所述处理单元中包括：

特征获取模块，用于获取所述平面图像数据中的特征信息；

模型变换模块，用于根据获得的所述特征信息，提取保存于所述存储单元中的所述标准模型数据并进行相应的变换，以形成相应的所述三维模型数据。

6.一种三维模型生成方法，其特征在于，包括一存储单元，所述存储单元中保存有多个用于进行三维模型变换的标准模型数据；

步骤具体包括：

步骤1，获取外部输入的平面图像数据；

步骤2，根据所述平面图像数据，对相应的所述标准模型数据进行三维模型变换，以形成相应的三维模型数据；

步骤3，将所述三维模型数据转换成为三维模型文件；

步骤4，根据所述三维模型文件，形成相应的实物模型。

7.如权利要求6所述的三维模型生成方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

步骤21，提取所述平面图像数据的特征信息；

步骤22，根据所述特征信息，对相应的所述标准模型数据进行变换；

步骤23，获得经过三维模型变换的所述三维模型数据。

8.如权利要求6所述的三维模型生成方法，其特征在于，所述步骤4中，采用快速成型方法生成所述实物模型。

9.如权利要求6所述的三维模型生成方法，其特征在于，所述步骤4中，在生成所述实物模型后，根据所述实物模型生成相应的模型模具。

10.如权利要求9所述的三维模型生成方法，其特征在于，所述模型模具为蜡模模具。

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