CN105150530B - 三维模型处理方法及其装置、三维打印方法及三维打印设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三维模型处理方法及其装置、三维打印方法及三维打印设备，涉及三维打印技术领域。所述三维模型处理方法包括：响应于待打印的三维形体的第一三维模型具有的颜色数量超过一预设值，至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色，其中，所述第一值为所述第一三维模型具有的颜色数量，且所述第二值不超过所述第一值；至少依照所述第二值个颜色，将所述第一三维模型修改为第二三维模型。本申请各实施例的方法、装置及设备能够在三维模型所具有的颜色超过颜色数量限制时，自动对其进行处理，以减少三维模型所具有的颜色，有助于在颜色数量限制下实现正常的三维打印。

Description

三维模型处理方法及其装置、三维打印方法及三维打印设备

技术领域

本申请涉及三维打印技术领域，尤其涉及一种三维模型处理方法及其装置、三维打印方法及三维打印设备。

背景技术

随着科学技术的发展，现代制造业得以快速的发展，一种快速成形技术——三维(Three Dimensions，3D)打印(又称增材制造(Additive Manufacturing，AM))技术随之而来。三维打印机又称3D打印机，是一种使用快速成形技术的机器，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

三维打印的过程是这样的：通过计算机辅助设计或建模软件建立三维形体的数字模型，或使用现成的数字模型；按照一定的算法将三维模型“分区”成逐层的截面，即切片；打印机读取三维模型中的横截面信息，将打印材料从至少一个喷头挤出，通过喷头的持续移动以及挤出的材料，逐层打印出这些截面；将各层截面以各种方式粘合起来(包括各层材料本身固化导致的粘合)从而制造出一个三维形体的实体。

可通过多个喷头、且每个喷头各对应一种不同颜色的材料或不同材质的材料来打印多色的三维形体。在准备三维形体的模型时，需要指定各个部分所要使用的喷头/材料，即使用不同颜色来标示这些区域，才能确定如何打印。待打印的三维形体能够拥有的颜色数量受限于三维打印机喷头的数量：三维形体的模型上的颜色数量必须小于等于打印喷头数量，即颜色数量限定，若超过了这个限定，会导致三维打印机不能正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的三维打印方案，能够有助于在颜色数量限制下也能正常进行三维打印。

根据本发明的一个方面，提供了一种三维模型处理方法，所述方法包括：

响应于待打印的三维形体的第一三维模型具有的颜色数量超过一预设值，至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色，其中，所述第一值为所述第一三维模型具有的颜色数量，且所述第二值不超过所述第一值；

至少依照所述第二值个颜色，将所述第一三维模型修改为第二三维模型；

其中，所述至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色包括：

至少基于所述第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性，将所述第一值个颜色映射到所述第三值个参考颜色，其中，所述第三值不小于所述第二值；

至少基于所述第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，确定所述第二值个颜色；

或者，所述至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色包括：基于预设的聚类算法将M个颜色聚类成N个颜色，其中，M为第一三维模型所具有的颜色数量，N为第二值个颜色数量。

根据本发明的另一个方面，提供了一种三维打印方法，所述方法包括：

响应于待打印的三维形体的第一三维模型具有的颜色数量超过一预设值，至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色，其中，所述第一值为所述第一三维模型具有的颜色数量，且所述第二值不超过所述第一值；

至少依照所述第二值个颜色，将所述第一三维模型修改为第二三维模型；

按照所述第二三维模型打印所述待打印的三维形体；

其中，所述至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色包括：

至少基于所述第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性，将所述第一值个颜色映射到所述第三值个参考颜色，其中，所述第三值不小于所述第二值；

至少基于所述第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，确定所述第二值个颜色；

或者，所述至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色包括：基于预设的聚类算法将M个颜色聚类成N个颜色，其中，M为第一三维模型所具有的颜色数量，N为第二值个颜色数量。

根据本发明的又一方面，提供了一种三维模型处理装置，所述装置包括：

一第一确定模块，用于响应于待打印的三维形体的第一三维模型具有的颜色数量超过一预设值，至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色，其中，所述第一值为所述第一三维模型具有的颜色数量，且所述第二值不超过所述第一值；

一处理模块，用于至少依照所述第二值个颜色，将所述第一三维模型修改为第二三维模型；

所述第一确定模块包括：

一映射单元，用于至少基于所述第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性，将所述第一值个颜色映射到所述第三值个参考颜色，其中，所述第三值不小于所述第二值；

一第二确定单元，用于至少基于所述第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，确定所述第二值个颜色；

或者，

所述第一确定模块，用于基于预设的聚类算法将M个颜色聚类成N个颜色，其中，M为第一三维模型所具有的颜色数量，N为第二值个颜色数量。

根据本发明的再一方面，提供了一种三维打印设备，包括上述三维模型处理装置，还包括：

一打印模块，用于按照所述三维模型处理装置修改得到的所述第二三维模型，打印待打印的三维形体。

本申请各实施例的方法、装置及设备能够在三维模型所具有的颜色超过颜色数量限制时，自动对其进行处理，以减少三维模型所具有的颜色，有助于在颜色数量限制下实现正常的三维打印。

附图说明

图1是根据本申请一种实施方式的三维模型处理方法的流程图；

图2是根据本申请一种实施方式的三维打印方法的流程图；

图3(a)至图3(f)示意性地示出了根据本申请一种实施方式的三维模型处理装置的多种结构框图；

图4(a)至图4(b)示意性地示出了根据本申请一种实施方式的三维打印装置的两种结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是根据本申请一种实施方式的三维模型处理方法的流程图。该方法可由构建三维形体的三维模型的设备执行，也可由三维打印设备执行，还可由任何具有处理能力的其他设备执行。如图1所示，该方法包括：

S120.响应于待打印的三维形体的第一三维模型具有的颜色数量超过一预设值，至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色，其中，所述第一值为所述第一三维模型具有的颜色数量，且所述第二值不超过所述第一值。

在本实施例的方法中，可根据三维打印设备的颜色数量限制设置预设值，可选地，将预设值设置为不超过三维打印设备所具有的喷头数量，更优选地，将该预设值设置为三维打印设备所具有的喷头数量。

S140.至少依照所述第二值个颜色，将所述第一三维模型修改为第二三维模型。

本实施方式的方法用于对不符合颜色数量限制的三维模型进行处理，使处理后的三维模型符合颜色数量限制。在本实施方式的方法中，将待打印的三维形体的初始三维模型称为第一三维模型。若该第一三维模型所具有的颜色数量符合颜色数量限制，则不对该第一三维模型进行任何处理；若该第一三维模型所具有的颜色数量不符合颜色数量限制，也即，超过该预设值，则需对其进行处理。在步骤S120中，基于各颜色之间的相似性将第一值个颜色修改为第二值个颜色，为了使得处理后的三维模型，也即第二三维模型，具有能够符合颜色数量限制的减少了的颜色数量，第二值小于第一值。在一种可能的实现方式中，可至少根据三维打印设备所具有的喷头的数量设置该第二值，例如，将该第二值设置为不超过该喷头数量的值。

综上，本实施例的方法能够在三维模型所具有的颜色超过颜色数量限制时，自动对其进行处理，以减少三维模型所具有的颜色，有助于在颜色数量限制下实现正常的三维打印。

此外，本实施方式的方法还包括：

S112.获取所述第一三维模型。

基于本实施方式方法的执行主体的不同角色，在一种可能的实现方式中，步骤S112中可由本实施方式方法的执行主体自己构建待打印的三维形体的初始三维模型，也即第一三维模型。在另一种可能的实现方式中，步骤S112中可从本实施例方式方法的执行主体外部获取已构建好的所述第一三维模型。

S114.确定所述第一三维模型的颜色数量。

类似的，基于本实施方式方法的执行主体的不同角色，在一种可能的实现方式中，步骤S114中可由本实施方式方法的执行主体自己统计确定该第一三维形体的颜色数量。在另一种可能的实现方式中，步骤S114中可从本实施例方式方法的执行主体外部直接获知所述第一三维模型的颜色数量。在由本实施方式方法的执行主体自己统计确定该第一三维形体的颜色数量的实现方式中，可通过本领域技术人员所熟知的任意技术来统计所述第一三维模型的颜色数量。以所述第一三维模型为三角网格模型为例：

在一种可能的实现方式中，如果颜色值在三角面上，则可至少根据所述第一三维模型的各三角面的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

在另一种可能的实现方式中，如果颜色值定义在三角面各顶点上，则可至少根据所述第一三维模型的各三角面的每个顶点的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

在又一种可能的实现方式中，如果颜色值是从纹理贴图(texture)计算得出的，则可至少根据所述第一三维模型的各三角面对应的纹理贴图，确定所述第一三维模型的颜色数量。

令步骤S114中确定的第一三维模型所具有的颜色数量为第一值M，在步骤S120中，基于该M个颜色之间的相似性确定第二值N个颜色，N＜M。可基于本领域的技术人员所熟知的任何技术，使用合适的指标来度量颜色之间的相似性，从而将M个颜色划分为N个子空间，并确定每个子空间对应的颜色。

在一种可能的实现方式中，可基于预设的聚类算法将M个颜色聚类成N个颜色，具言之，步骤S120可包括：

S122.至少基于预设的聚类算法，将所述第一值(M)个颜色划分为第二值(N)个类。

其中，所述预设的聚类算法包括但不限于：K均值算法(K-Means)，期望最大化算法(EM)、BIRCH算法、OPTICS算法，等等。在每种聚类算法中，可采用任一种合适的指标，包括但不限于欧几里得距离、平方欧几里得距离，曼哈顿距离、最大距离或马氏距离，等等。

S124.至少基于所述每个类对应的M个颜色中的各颜色，确定每个类对应的颜色，进而确定N个颜色。

可选地，步骤S124中可确定每个类所对应的M个颜色中各颜色的平均值为该类对应的颜色。本领域的技术人员能够理解的，在本申请实施例的方法中，“平均值”为广义上的数学概念：包括算术平均值、中位数、众数、以及加权平均数等等。以红绿蓝(RGB)色彩空间为例(但不限于此)，假设第一类颜色对应M个颜色中的两个颜色，则将该两个颜色对应的RGB值的平均值作为该第一类颜色最终的颜色值。

在另一种可能的实现方式中，步骤S120可包括：

S122’.至少基于所述第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性，将所述第一值个颜色映射到该第三值个参考颜色，其中，所述第三值不小于所述第二值。

具体地，基于M个颜色值与第三值M’个参考颜色之间的接近程度，将M个颜色映射成M’个参考颜色，其中，M’≥N。

其中，可根据颜色空间模型中的主体颜色确定所述参考颜色，并根据打印材料提供的颜色等确定参考颜色的数量，也即第三值。参考颜色通常为固定值，可取颜色空间模型中的主体颜色，以RGB颜色空间为例，RGB颜色模型通常采用单位立方体来表示，该颜色空间模型中的主体颜色在立方体的八个顶点上，也即：红、绿、蓝、黄、水绿(Cyan)、洋红(Magenta)、白、黑。第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性也可采用各种度量指标确定，优选地，可以第一值个颜色与第三值个参考颜色在颜色空间模型上的距离来确定将分别将第一值个颜色映射到第三值个参考颜色中的哪一个。

S124’.至少基于映射后的第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，确定所述第二值个颜色。

可选地，可依照将第一值个颜色映射成第三值个参考颜色后，第三值个参考颜色中的各颜色在颜色空间的出现概率从大到小的顺序确定所述第二值个颜色。例如，按照各M’个参考颜色中各颜色在颜色空间的出现概率从大到小的顺序确定N-1个颜色，其余颜色映射为第N种颜色，该第N种颜色可取所映射的各颜色(M’-(N-1))的平均值，同样，该“平均值”为广义上的数学概念：包括算术平均值、中位数、众数、以及加权平均数等等，从而将M’个组重新分成N个组，每个组对应的颜色可为该组中各颜色的平均值所对应的颜色。

在一种可能的实现方式中，可通过颜色直方图来确定各颜色在颜色空间的分布特征。且根据本实施例方法的执行主体的角色不同，可从外部直接获取该颜色直方图，或由本实施例方法的执行主体自己来确定该颜色直方图，在这样的实现方式中，本实施方式的方法在步骤S122’之前还可包括：

S116.获取所述第一值个颜色的颜色直方图。

S118.至少基于所述颜色直方图，确定所述第一值个颜色中各颜色在颜色空间的分布特征。

综上，本实施方式的方法能够基于三维模型所具有的各颜色之间的相似性，实现减少三维模型具有的颜色数量，修改后的三维模型颜色更接近原三维模型。

此外，为了进一步提高本实施方式方法的效率，进而有助于三维打印效率的提高，本实施方式的方法还可包括：

S130.建立所述第一值个颜色到所述第二值个颜色的映射关系。

可选地，以颜色映射表的形式建立第一三维模型的M个颜色与第二三维模型的N个颜色值的映射关系，该映射表可长期保存，以供下一次处理中，能够在步骤S120中直接通过查找该映射表的形式确定N个颜色值，和/或在步骤S140中，可根据至少依据上述映射关系修改所述第一三维模型的颜色，得到所述第二三维模型。

仍以三角网格模型为例，如果颜色值在三角面上，则替换每个三角面的颜色；如果颜色值定义在三角面各顶点上，则替换每个顶点的颜色；如果颜色值是从纹理贴图计算得出的，则替换纹理贴图上三维形体所对应的每个像素点的颜色。

综上，本实施方式的方法能够在三维模型不符合颜色数量限制时自动将其处理成符合颜色数量限制的三维模型，有助于在颜色数量限制下实现正常的三维打印，且效率较高。

图2是根据本申请一种实施方式的三维打印方法的流程图。该方法可由三维打印设备执行。如图2所示，该方法包括：

S220.响应于待打印的三维形体的第一三维模型具有的颜色数量超过一预设值，至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色，其中，所述第一值为所述第一三维模型具有的颜色数量，且所述第二值不超过所述第一值。

在本实施例的方法中，可根据三维打印设备的颜色数量限制设置预设值，可选地，将预设值设置为不超过三维打印设备所具有的喷头数量，更优选地，将该预设值设置为三维打印设备所具有的喷头数量。

S240.至少依照所述第二值个颜色，将所述第一三维模型修改为第二三维模型。

S260.按照所述第二三维模型打印所述待打印的三维形体。

本实施方式的方法用于在三维模型不符合颜色数量限制时实现正常的打印。如结合图1所讨论的，在本实施方式的方法中，将待打印的三维形体的初始三维模型称为第一三维模型。若该第一三维模型所具有的颜色数量符合颜色数量限制，则不对该第一三维模型进行任何处理；若该第一三维模型所具有的颜色数量不符合颜色数量限制，也即，超过该预设值，则需对其进行处理。在步骤S220中，基于各颜色之间的相似性将第一值个颜色修改为第二值个颜色，为了使得处理后的三维模型，也即第二三维模型，具有能够符合颜色数量限制的减少了的颜色数量，第二值小于第一值。在一种可能的实现方式中，可至少根据三维打印设备所具有的喷头的数量设置该第二值，例如，将该第二值设置为不超过该喷头数量的值。

综上，本实施例的方法能够在三维模型所具有的颜色超过颜色数量限制时，自动将其处理成具有减少了颜色的三维模型，从而能够在颜色数量限制下实现正常的三维打印。

此外，本实施方式的方法还包括：

S212.获取所述第一三维模型。

基于本实施方式方法的执行主体的不同角色，在一种可能的实现方式中，步骤S212中可由本实施方式方法的执行主体自己构建待打印的三维形体的初始三维模型，也即第一三维模型。在另一种可能的实现方式中，步骤S212中可从本实施例方式方法的执行主体外部获取已构建好的所述第一三维模型。

S214.确定所述第一三维模型的颜色数量。

类似的，基于本实施方式方法的执行主体的不同角色，在一种可能的实现方式中，步骤S214中可由本实施方式方法的执行主体自己统计确定该第一三维形体的颜色数量。在另一种可能的实现方式中，步骤S214中可从本实施例方式方法的执行主体外部直接获知所述第一三维模型的颜色数量。在由本实施方式方法的执行主体自己统计确定该第一三维形体的颜色数量的实现方式中，可通过本领域技术人员所熟知的任意技术来统计所述第一三维模型的颜色数量。以所述第一三维模型为三角网格模型为例：

在一种可能的实现方式中，如果颜色值定义在三角面上，则可至少根据所述第一三维模型的各三角面的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

在另一种可能的实现方式中，如果颜色值定义在三角面各顶点上，则可至少根据所述第一三维模型的各三角面的每个顶点的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

在又一种可能的实现方式中，如果颜色值是从纹理贴图计算得出的，则可至少根据所述第一三维模型的各三角面对应的纹理贴图，确定所述第一三维模型的颜色数量。

令第一三维模型所具有的颜色数量为第一值M，在步骤S220中，基于该M个颜色之间的相似性确定第二值N个颜色，N＜M。可基于本领域的技术人员所熟知的任何技术，使用合适的指标来度量颜色之间的相似性，从而将M个颜色划分为N个子空间，并确定每个子空间对应的颜色。

在一种可能的实现方式中，可基于预设的聚类算法将M个颜色聚类成N个颜色，具言之，步骤S220可包括：

S222.至少基于预设的聚类算法，将所述第一值(M)个颜色划分为第二值(N)个类。

其中，所述预设的聚类算法包括但不限于：K均值算法，期望最大化算法、BIRCH算法、OPTICS算法，等等。在每种聚类算法中，可采用任一种合适的指标，包括但不限于欧几里得距离、平方欧几里得距离，曼哈顿距离、最大距离或马氏距离，等等。

S224.至少基于所述每个类对应的M个颜色中的各颜色，确定每个类对应的颜色，进而确定N个颜色。

可选地，步骤S224中可确定每个类所对应的M个颜色中各颜色的平均值为该类对应的颜色。本领域的技术人员能够理解的，在本申请实施例的方法中，“平均值”为广义上的数学概念：包括算术平均值、中位数、众数、以及加权平均数等等。以红绿蓝(RGB)色彩空间为例(但不限于此)，假设第一类颜色对应M个颜色中的两个颜色，则将该两个颜色对应的RGB值的平均值作为该第一类颜色最终的颜色值。

在另一种可能的实现方式中，步骤S220可包括：

S222’.至少基于所述第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性，将所述第一值个颜色映射到该第三值个参考颜色，其中，所述第三值不小于所述第二值。

具体地，基于M个颜色值与第三值M’个参考颜色之间的接近程度，将M个颜色映射成M’个参考颜色，其中，M’≥N。

其中，可根据颜色空间模型中的主体颜色确定所述参考颜色，并根据打印材料提供的颜色等确定参考颜色的数量，也即第三值。参考颜色通常为固定值，可取颜色空间模型中的主体颜色，以RGB颜色空间为例，RGB颜色模型通常采用单位立方体来表示，该颜色空间模型中的主体颜色在立方体的八个顶点上，也即：红、绿、蓝、黄、水绿(Cyan)、洋红(Magenta)、白、黑。第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性也可采用各种度量指标确定，优选地，可以第一值个颜色与第三值个参考颜色在颜色空间模型上的距离来确定将分别将第一值个颜色映射到第三值个参考颜色中的哪一个。

S224’.至少基于所述第三值中各颜色在颜色空间的分布特征，确定所述第二值个颜色。

可选地，可依照将第一值个颜色映射成第三值个参考颜色后，第三值个参考颜色中的各颜色在颜色空间的出现概率从大到小的顺序确定所述第二值个颜色。例如，按照各M’个参考颜色中各颜色在颜色空间的出现概率从大到小的顺序确定N-1个颜色，其余颜色映射为第N种颜色，该第N种颜色可取所映射的各颜色(M’-(N-1))的平均值，同样，该“平均值”为广义上的数学概念：包括算术平均值、中位数、众数、以及加权平均数等等，从而将M’个组重新分成N个组，每个组对应的颜色可为该组中各颜色的平均值所对应的颜色。

在一种可能的实现方式中，可通过颜色直方图来确定各颜色在颜色空间的分布特征。且根据本实施例方法的执行主体的角色不同，可从外部直接获取该颜色直方图，或由本实施例方法的执行主体自己来确定该颜色直方图，在这样的实现方式中，本实施方式的方法还包括：

S216.获取所述第一值个颜色的颜色直方图。

S218.至少基于所述颜色直方图，确定所述第一值个颜色中各颜色在颜色空间的分布特征。

综上，本实施方式的方法能够基于三维模型所具有的各颜色之间的相似性，实现减少三维模型具有的颜色数量，修改后的三维模型颜色更接近原三维模型。

此外，为了进一步提高三维打印的效率，本实施方式的方法还可包括：

S230.建立所述第一值个颜色到所述第二值个颜色的映射关系。

可选地，以颜色映射表的形式建立第一三维模型的M个颜色与第二三维模型的N个颜色值的映射关系，该映射表可长期保存，以供下一次打印时，在步骤S220中能够直接通过查找该映射表的形式确定N个颜色值，和/或在步骤240中能够至少依据上述映射关系修改所述第一三维模型的颜色，得到所述第二三维模型。

仍以三角网格模型为例，如果颜色值在三角面上，则替换每个三角面的颜色；如果颜色值定义在三角面顶点上，则替换每个顶点的颜色；如果颜色值是从纹理贴图计算得出的，则替换纹理贴图上三维形体所对应的每个像素点的颜色。

综上，本实施方式的方法能够在三维模型不符合颜色数量限制时自动将其处理成符合颜色数量限制的三维模型，进而在颜色数量限制下实现正常的三维打印，且效率较高。

本领域技术人员可以理解，在本申请具体实施方式的上述方法中，各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请具体实施方式的实施过程构成任何限定。

此外，本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，包括在被执行时进行以下操作的计算机可读指令：执行上述图1所示实施方式中的方法的各步骤的操作。

此外，本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，包括在被执行时进行以下操作的计算机可读指令：执行上述图2所示实施方式中的方法的各步骤的操作。

图3(a)是根据本申请一种实施方式的三维模型处理装置的一种示例的结构框图。该装置可属于构建三维形体的三维模型的设备，也可属于三维打印设备，还可为独立于的装置，且除了下面将描述的各组成部分外，本实施方式的装置还包括在需要时与其他外部设备通信的通信模块。如图3(a)所示，该装置300包括：

第一确定模块320，用于响应于待打印的三维形体的第一三维模型具有的颜色数量超过一预设值，至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色，其中，所述第一值为所述第一三维模型具有的颜色数量，且所述第二值不超过所述第一值。

在本实施例的装置中，所述预设值可为根据三维打印设备的颜色数量设置的，可选地，将预设值设置为不超过三维打印设备所具有的喷头数量，更优选地，将该预设值设置为三维打印设备所具有的喷头数量。

处理模块340，用于至少依照所述第二值个颜色，将所述第一三维模型修改为第二三维模型。

本实施方式的装置用于对不符合颜色数量限制的三维模型进行处理，使处理后的三维模型符合颜色数量限制。在本实施方式的装置中，将待打印的三维形体的初始三维模型称为第一三维模型。若该第一三维模型所具有的颜色数量符合颜色数量限制，则不对该第一三维模型进行任何处理；若该第一三维模型所具有的颜色数量不符合颜色数量限制，也即，超过该预设值，则需对其进行处理。第一确定模块320基于各颜色之间的相似性将第一值个颜色修改为第二值个颜色，为了使得处理后的三维模型，也即第二三维模型，具有能够符合颜色数量限制的减少了的颜色数量，第二值小于第一值。在一种可能的实现方式中，可至少根据三维打印设备所具有的喷头的数量设置该第二值，例如，将该第二值设置为不超过该喷头数量的值。

综上，本实施例的装置能够在三维模型所具有的颜色超过颜色数量限制时，自动对其进行处理，以减少三维模型所具有的颜色，有助于在颜色数量限制下实现正常的三维打印。

此外，如图3(b)所示，本实施方式的装置300还可包括：

第一获取模块312，用于获取所述第一三维模型。

基于本实施方式的装置的不同角色，在一种可能的实现方式中，第一获取模块312可通过自己构建的方式获取该待打印的三维形体的初始三维模型，也即第一三维模型。在另一种可能的实现方式中，第一获取模块312可从外部获取已构建好的所述第一三维模型。

第二确定模块314，用于确定第一获取模块312获取的所述第一三维模型的颜色数量。

类似的，基于本实施方式的装置的不同角色，在一种可能的实现方式中，第二确定模块314可自己统计确定该第一三维形体的颜色数量。在另一种可能的实现方式中，第二确定模块314可从本实施例方式的外部直接获知所述第一三维模型的颜色数量。在由本实施方式的装置自己统计确定该第一三维形体的颜色数量的实现方式中，第二确定模块314可通过本领域技术人员所熟知的任意技术来统计所述第一三维模型的颜色数量。以所述第一三维模型为三角网格模型，并以红绿蓝(RGB)色彩空间的颜色值表示所述颜色为例：

在一种可能的实现方式中，如果颜色值在三角面上，则可至少根据所述第一三维模型的各三角面的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

在另一种可能的实现方式中，如果颜色值定义在三角面各顶点上，则可至少根据所述第一三维模型的各三角面的每个顶点的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

在又一种可能的实现方式中，如果颜色值是从纹理贴图(texture)计算得出的，则可至少根据所述第一三维模型的各三角面对应的纹理贴图，确定所述第一三维模型的颜色数量。

令第一三维模型所具有的颜色数量为第一值M，第一确定模块320基于该M个颜色之间的相似性确定第二值N个颜色，N＜M。第一确定模块320可基于本领域的技术人员所熟知的任何技术，使用合适的指标来度量颜色之间的相似性，从而将M个颜色划分为N个子空间，并确定每个子空间对应的颜色。

在一种可能的实现方式中，可基于预设的聚类算法将M个颜色聚类成N个颜色，具言之，如图3(c)所示的，第一确定模块320可包括：

划分单元322，用于至少基于预设的聚类算法，将所述第一值(M)个颜色划分为第二值(N)个类。

其中，所述预设的聚类算法包括但不限于：K均值算法(K-Means)，期望最大化算法(EM)、BIRCH算法、OPTICS算法，等等。在每种聚类算法中，可采用任一种合适的指标，包括但不限于欧几里得距离、平方欧几里得距离，曼哈顿距离、最大距离或马氏距离，等等。

第一确定单元324，用于至少基于所述每个类对应的M个颜色中的各颜色，确定每个类对应的颜色，进而确定N个颜色。

可选地，第一确定单元324可确定每个类所对应的M个颜色中各颜色的平均值为该类对应的颜色。本领域的技术人员能够理解的，在本申请实施例的装置中，“平均值”为广义上的数学概念：包括算术平均值、中位数、众数、以及加权平均数等等。以红绿蓝(RGB)色彩空间为例(但不限于此)，假设第一类颜色对应M个颜色中的两个颜色，则将该两个颜色对应的RGB值的平均值作为该第一类颜色最终的颜色值。

在另一种可能的实现方式中，如图3(d)所示的，第一确定模块320可包括：

映射单元322’，用于至少基于所述第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性，将所述第一值个颜色映射到该第三值个参考颜色，其中，所述第三值不小于所述第二值。

具体地，基于M个颜色值与第三值M’个参考颜色之间的接近程度，将M个颜色映射成M’个参考颜色，其中，M’≥N。

其中，可根据颜色空间模型中的主体颜色确定所述参考颜色，并根据打印材料提供的颜色等确定参考颜色的数量，也即第三值。参考颜色通常为固定值，可取颜色空间模型中的主体颜色，以RGB颜色空间为例，RGB颜色模型通常采用单位立方体来表示，该颜色空间模型中的主体颜色在立方体的八个顶点上，也即：红、绿、蓝、黄、水绿(Cyan)、洋红(Magenta)、白、黑。第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性也可采用各种度量指标确定，优选地，可以第一值个颜色与第三值个参考颜色在颜色空间模型上的距离来确定将分别将第一值个颜色映射到第三值个参考颜色中的哪一个。

第二确定单元324’，用于至少基于映射后的第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，确定所述第二值个颜色。

可选地，第二确定单元324’可依照将第一值个颜色映射成第三值个参考颜色后，第三值个参考颜色中的各颜色在颜色空间分布比例总和从大到小的顺序确定所述第二值个颜色。例如，按照各M’个参考颜色中各颜色在颜色空间的出现概率从大到小的顺序确定N-1个颜色，其余颜色映射为第N种颜色，该第N种颜色可取所映射的各颜色(M’-(N-1))的平均值，同样，该“平均值”为广义上的数学概念：包括算术平均值、中位数、众数、以及加权平均数等等，从而将M’个组重新分成N个组，每个组对应的颜色可为该组中各颜色的平均值所对应的颜色。

在一种可能的实现方式中，可通过颜色直方图来确定各颜色在颜色空间的分布特征。且根据本实施例装置的角色不同，可从外部直接获取该颜色直方图，或由本实施例装置自己来确定该颜色直方图，在这样的实现方式中，如图3(e)所示的，本实施方式的装置300还可包括：

第二获取模块316，用于获取所述第一值个颜色的颜色直方图。

第三确定模块318，用于至少基于所述颜色直方图，确定所述第一值个颜色中各颜色在颜色空间的分布特征。

综上，本实施方式的装置能够基于三维模型所具有的各颜色之间的相似性，实现减少三维模型具有的颜色数量，修改后的三维模型颜色更接近原三维模型。

此外，为了进一步提高本实施方式装置的效率，进而有助于三维打印效率的提高，如图3(f)所示的，本实施方式的装置300还可包括：

建立模块330，用于建立所述第一值个颜色到所述第二值个颜色的映射关系。

可选地，建立模块330以颜色映射表的形式建立第一三维模型的M个颜色与第二三维模型的N个颜色值的映射关系并保存该映射表，以供下一次处理中，第一确定模块320可直接通过查找该映射表的形式确定N个颜色值，和/或处理模块340可根据至少依据上述映射关系修改所述第一三维模型的颜色，得到所述第二三维模型。

仍以三角网格模型为例，如果颜色值在三角面上，则替换每个三角面的颜色；如果颜色值定义在三角面各顶点上，则替换每个顶点的颜色；如果颜色值是从纹理贴图计算得出的，则替换纹理贴图上三维形体所对应的每个像素点的颜色。

综上，本实施方式的装置能够在三维模型不符合颜色数量限制时自动将其处理成符合颜色数量限制的三维模型，有助于在颜色数量限制下实现正常的三维打印，且效率较高。

图4(a)是根据本申请一种实施方式的三维打印设备的一种示例的结构框图，且除了下面将描述的各组成部分外，本实施方式的装置还包括在需要时与其他外部设备通信的通信模块。如图4(a)所示的，该设备400包括图3(a)至图3(f)中所示的任意三维模型处理装置300，还包括打印模块420，用于按照三维模型处理装置300处理得到的第二三维模型打印待打印的三维形体。如图4(b)所示的，打印模块420包括至少两个喷头422-1,422-2，…,422n(n＝1,2,…,N)，其中，所述第二三维模型具有不超过喷头数量的第二值N个颜色。

本实施方式的三维打印设备能够在三维模型所具有的颜色超过颜色数量限制时，自动将其处理成具有减少了颜色的三维模型，从而能够在颜色数量限制下实现正常的三维打印，且效率较高。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (36)

1.一种三维模型处理方法，其特征在于，所述方法包括：

响应于待打印的三维形体的第一三维模型具有的颜色数量超过一预设值，至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与第一值个颜色对应的第二值个颜色，其中，所述第一值为所述第一三维模型具有的颜色数量，且所述第二值不超过所述第一值；

至少依照所述第二值个颜色，将所述第一三维模型修改为第二三维模型；

其中，所述至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色包括：

至少基于所述第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性，将所述第一值个颜色映射到所述第三值个参考颜色，其中，所述第三值不小于所述第二值；

至少基于所述第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，确定所述第二值个颜色；

或者，所述至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色包括：基于预设的聚类算法将M个颜色聚类成N个颜色，其中，M为第一三维模型所具有的颜色数量，N为第二值个颜色数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

获取所述第一三维模型；

确定所述第一三维形体的颜色数量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一三维模型为三角网格模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述确定所述第一三维形体的颜色数量中：

至少根据所述第一三维模型的各三角面的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述确定所述第一三维形体的颜色数量中：

至少根据所述第一三维模型的各三角面的每个顶点的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述确定所述第一三维形体当前的颜色数量中：

至少根据所述第一三维模型的各三角面对应的纹理贴图，确定所述第一三维模型的颜色数量。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少基于所述第一值个颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色包括：

至少基于预设的聚类算法，将所述第一值个颜色划分为第二值个类；

至少基于所述每个类对应的所述第一值个颜色中的各颜色，确定每个所述类的颜色。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述确定每个所述类的颜色中：

确定每个所述类对应的所述第一值个颜色中各颜色的平均值为所述类对应的颜色。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

获取所述第一值个颜色的颜色直方图；

至少基于所述颜色直方图，确定所述第一值个颜色中各颜色在颜色空间的分布特征。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述确定所述第二值个颜色中：

至少基于所述第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，依照所述第三值个参考颜色在颜色空间的出现概率从大到小的顺序，确定所述第二值个颜色。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

建立所述第一值个颜色到所述第二值个颜色的映射关系；

在所述将所述第一三维模型修改为第二三维模型中：

至少依据上述映射关系修改所述第一三维模型的颜色，得到所述第二三维模型。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述第二值不超过将用于打印所述待打印的三维形体的三维打印设备的喷头的数量。

13.一种三维打印方法，其特征在于，所述方法包括：

响应于待打印的三维形体的第一三维模型具有的颜色数量超过一预设值，至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色，其中，所述第一值为所述第一三维模型具有的颜色数量，且所述第二值不超过所述第一值；

至少依照所述第二值个颜色，将所述第一三维模型修改为第二三维模型；

按照所述第二三维模型打印所述待打印的三维形体；

其中，所述至少基于所述第一值个颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色包括：

至少基于所述第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性，将所述第一值个颜色映射到所述第三值个参考颜色，其中，所述第三值不小于所述第二值；

至少基于所述第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，确定所述第二值个颜色；

或者，所述至少基于所述第一值个颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色包括：基于预设的聚类算法将M个颜色聚类成N个颜色，其中，M为第一三维模型所具有的颜色数量，N为第二值个颜色数量。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法还包括：

获取所述第一三维模型；

确定所述第一三维形体的颜色数量。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一三维模型为三角网格模型。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述确定所述第一三维形体的颜色数量中：

至少根据所述第一三维模型的各三角面的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述确定所述第一三维形体的颜色数量中：

至少根据所述第一三维模型的各三角面的每个顶点的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述确定所述第一三维形体当前的颜色数量中：

至少根据所述第一三维模型的各三角面对应的纹理贴图，确定所述第一三维模型的颜色数量。

19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述至少基于所述第一值个颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色包括：

至少基于预设的聚类算法，将所述第一值个颜色划分为第二值个类；

至少基于所述每个类对应的所述第一值个颜色中的各颜色，确定每个所述类的颜色。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述确定每个所述类的颜色中：

确定每个所述类对应的所述第一值个颜色中各颜色的平均值为所述类对应的颜色。

21.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法还包括：

获取所述第一值个颜色的颜色直方图；

至少基于所述颜色直方图，确定所述第一值个颜色中各颜色在颜色空间的分布特征。

22.根据权利要求13所述的方法，其中，所述确定所述第二值个颜色中：

至少基于所述第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，依照所述第三个值参考颜色在颜色空间的出现概率从大到小的顺序，确定所述第二值个颜色。

23.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法还包括：

建立所述第一值个颜色到所述第二值个颜色的映射关系；

在所述将所述第一三维模型修改为第二三维模型中：

至少依据上述映射关系将所述第一三维模型修改为第二三维模型

24.根据权利要求13至23中任一项所述的方法，其中，所述第二值不超过将用于打印所述待打印的三维形体的三维打印设备的喷头的数量。

25.一种三维模型处理装置，其特征在于，所述装置包括：

一第一确定模块，用于响应于待打印的三维形体的第一三维模型具有的颜色数量超过一预设值，至少基于所述第一三维模型具有的颜色之间的相似性，确定与所述第一值个颜色对应的第二值个颜色，其中，所述第一值为所述第一三维模型具有的颜色数量，且所述第二值不超过所述第一值；

一处理模块，用于至少依照所述第二值个颜色，将所述第一三维模型修改为第二三维模型；

所述第一确定模块包括：

一映射单元，用于至少基于所述第一值个颜色与第三值个参考颜色之间的相似性，将所述第一值个颜色映射到所述第三值个参考颜色，其中，所述第三值不小于所述第二值；

一第二确定单元，用于至少基于所述第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，确定所述第二值个颜色；

或者，

所述第一确定模块，用于基于预设的聚类算法将M个颜色聚类成N个颜色，其中，M为第一三维模型所具有的颜色数量，N为第二值个颜色数量。

26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述装置还包括：

一第一获取模块，用于获取所述第一三维模型；

一第二确定模块，用于确定所述第一三维形体的颜色数量。

27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第二确定模块用于至少根据所述第一三维模型的各三角面的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

28.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第二确定模块用于至少根据所述第一三维模型的各三角面的每个顶点的颜色，确定所述第一三维模型的颜色数量。

29.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第二确定模块用于至少根据所述第一三维模型的各三角面对应的纹理贴图，确定所述第一三维模型的颜色数量。

30.根据权利要求25所述的装置，其中，所述第一确定模块包括：

一划分单元，用于至少基于预设的聚类算法，将所述第一值个颜色划分为第二值个类；

一第一确定单元，用于至少基于所述每个类对应的所述第一值个颜色中的各颜色，确定每个所述类的颜色。

31.根据权利要求30所述的装置，其中，所述第一确定单元用于确定每个所述类对应的所述第一值个颜色中各颜色的平均值为所述类对应的颜色。

32.根据权利要求25所述的装置，其中，所述装置还包括：

一第二获取模块，用于获取所述第一值个颜色的颜色直方图；

一第三确定模块，用于至少基于所述颜色直方图，确定所述第一值个颜色中各颜色在颜色空间的分布特征。

33.根据权利要求25所述的装置，其中，所述第二确定单元用于至少基于所述第三值个参考颜色在颜色空间的分布特征，依照所述第三值个参考颜色在颜色空间的出现概率从大到小的顺序，确定所述第二值个颜色。

34.根据权利要求25所述的装置，其中，所述装置还包括：

一建立模块，用于建立所述第一值个颜色到所述第二值个颜色的映射关系；

所述处理模块用于至少依据上述映射关系修改所述第一三维模型的颜色，得到所述第二三维模型。

35.一种三维打印设备，其特征在于，所述设备包括权利要求25至34中任一项所述的三维模型处理装置，还包括：

一打印模块，用于按照所述三维模型处理装置修改得到的所述第二三维模型，打印待打印的三维形体。

36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述打印模块包括至少两个喷头，所述第二三维模型具有不超过所述喷头数量的颜色。