CN107856292B - 一种基于图像处理进行3d打印的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于3D打印技术领，尤其涉及一种基于图像处理进行3D打印的方法。该方法包括：读取图像，并对图像进行预处理；识别图像轮廓，对轮廓进行筛选和整合并储存处理后的轮廓信息；对储存的轮廓信息进行路径规划，按照生成的路径得出最终的G代码；通过G代码控制3D打印机打印该图像对应的产品。本发明的一种基于图像处理进行3D打印的方法，通过将图像的轮廓信息进行路径规划，按照生成的路径即可得出最终的G代码，无需通过繁杂的STL模型导入切片软件生成G代码，即可让3D打印机进行打印，适用于各种场景下的二维图像。

Description

一种基于图像处理进行3D打印的方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领，尤其涉及一种基于图像处理进行3D打印的方法。
背景技术
3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用，在食品领域近年来发展较快。
在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中至少存在以下不足：
现有技术中，进行3D打印前通常需要制作待打印产品的模型，根据待打印产品的模型，设计3D打印的喷头的运动轨迹。但在实际运用中，有时候会根据二维图像进行3D打印，在对其打印前，需将二维图像通过繁杂的STL模型导入切片软件，制作待打印产品的模型，再生成G代码，费时费力，影响3D打印效率。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于图像处理进行3D打印的方法，以提高3D打印效率。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种基于图像处理进行3D打印的方法，所述方法包括：
读取图像，并对图像进行预处理；
识别图像轮廓，对轮廓进行筛选和整合并储存处理后的轮廓信息；
对储存的轮廓信息进行路径规划，按照生成的路径得出最终的G代码；
通过G代码控制3D打印机打印该图像对应的产品。
进一步地，所述识别图像轮廓，对轮廓进行筛选和整合并储存处理后的轮廓信息包括：
通过canny算子，对图像边缘进行获取；
利用OpenCV库中findCounter函数，存储图像边缘的外轮廓信息；
一次筛选，遍历外轮廓信息，轮廓的面积小于设置阈值时认为过小，视为噪点，舍去；
二次筛选，遍历外轮廓信息，求出当前轮廓的最小外围矩形的面积和中心坐标，和之前遍历过的所有轮廓比较，若在预设范围内面积和中心坐标出现相同，认为有这两个轮廓相同或者间隙太小，舍去；
将二次筛选的轮廓信息保存。
更进一步地，所述预设范围为±5％。
进一步地，所述对储存的轮廓信息进行路径规划，按照生成的路径得出最终的G代码包括：
将轮廓的信息集合中的每个信息子集作为一个信息结点；
将任意两个轮廓的信息子集之间的距离中的最短距离，作为两个信息子集结点之间的权重；
依据生成最小生成树的pr im算法，生成轮廓的信息集合中的一幅最小生成树；
依据最小生成树，得出规划后的轮廓信息的路径；
根据生成的路径，得出相应的最终G代码。
本发明的有益效果是：
本发明的一种基于图像处理进行3D打印的方法，通过将图像的轮廓信息进行路径规划，按照生成的路径即可得出最终的G代码，无需通过繁杂的STL模型导入切片软件生成G代码，即可让3D打印机进行打印，适用于各种场景下的二维图像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种基于图像处理进行3D打印的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的一种基于图像处理进行3D打印的方法的流程示意图。参见图1，本发明实施例的一种基于图像处理进行3D打印的方法，其包括如下步骤：
S1：读取图像，并对图像进行预处理；
S2：识别图像轮廓，对轮廓进行筛选和整合并储存处理后的轮廓信息；
S3：对储存的轮廓信息进行路径规划，按照生成的路径得出最终的G代码；
S4：通过G代码控制3D打印机打印该图像对应的产品。
本发明实施例中，对图像的处理方式为：高斯滤波，平滑降噪。
进一步地，本发明实施例中，识别图像轮廓，对轮廓进行筛选和整合并储存处理后的轮廓信息包括：
通过canny算子，对图像边缘进行获取；
利用OpenCV库中findCounter函数，存储图像边缘的外轮廓信息；
一次筛选，遍历外轮廓信息，轮廓的面积小于设置阈值时认为过小，视为噪点，舍去；
二次筛选，遍历外轮廓信息，求出当前轮廓的最小外围矩形的面积和中心坐标，和之前遍历过的所有轮廓比较，若在预设范围内面积和中心坐标出现相同，认为有这两个轮廓相同或者间隙太小，舍去；
将二次筛选的轮廓信息保存。
优选地，本发明实施例中，预设范围为±5％。
进一步地，本发明实施例中，对储存的轮廓信息进行路径规划，按照生成的路径得出最终的G代码包括：
将轮廓的信息集合中的每个信息子集作为一个信息结点；
将任意两个轮廓的信息子集之间的距离中的最短距离，作为两个信息子集结点之间的权重；
依据生成最小生成树的pr im算法，生成轮廓的信息集合中的一幅最小生成树；
依据最小生成树，得出规划后的轮廓信息的路径；
根据生成的路径，得出相应的最终G代码。
具体应用：
设所有的信息结点的集合为A，并定义一个空集集合X，可知每个结点是轮廓点的集合；
求出集合A的结点中的轮廓点距离远点最短的距离，并将该距离终点处的点定义为z1，将终点所在的结点定义x1，将x1从集合A中移除并添加到集合X中，可知z1∈x1；
求出A中元素距离集合X中元素的最短距离，并储存距离的起点q2、终点z2、长度D2，并将终点所在的结点定义为x2，将x2从A中移除并添加到集合X中。可知z2∈x2，q2∈x1；
重复上述过程，直到使
Figure BDA0001516065870000041
此时便得到了q1,...,qn，z1,...,zn两组点，其中n与结点的数目相等。将下标对应的起点终点连接起来便连接了两个结点，此时便求出了一副最小生成树模型，同时，此时轮廓之间的连接的距离的和∑Di是最短的，此时若将这些连接作为在轮廓之间移动的路径，并将轮廓同样作为路径输出，便得到了一种较优的路径；
根据已得的q1,...,qn，z1,...,zn组点来构成集合Q、Z；
将q1、z1用直线连接，然后寻找x1中的属于集合Q的元素，即qi，将z1、qi之间的轮廓作为路径达到qi，然后直线连接qi、zi；
若xi有属于集合Q的元素，重复上述过程；
若xi中没有属于集合Q的元素，则此时将xi代表的闭合轮廓作为路径，且将zi作为该路径的起点和终点，然后直线连接zi、qi；
然后再重复在结点上寻找集合Q元素的步骤；
多次重复上述过程后最终路径回到原点q1，此时便已经求出了规划后的路径；
将相应的路径用g代码的形式表达。
本发明实施例的一种基于图像处理进行3D打印的方法，通过将图像的轮廓信息进行路径规划，按照生成的路径即可得出最终的G代码，无需通过繁杂的STL模型导入切片软件生成G代码，即可让3D打印机进行打印，适用于各种场景下的二维图像；例如：风景、人物、简笔画等。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (2)

1.一种基于图像处理进行3D打印的方法，其特征在于，所述方法包括：
读取图像，并对图像进行预处理；
识别图像轮廓，对轮廓进行筛选和整合并储存处理后的轮廓信息；
对储存的轮廓信息进行路径规划，按照生成的路径得出最终的G代码；
通过G代码控制3D打印机打印该图像对应的产品；
所述识别图像轮廓，对轮廓进行筛选和整合并储存处理后的轮廓信息包括：
通过canny算子，对图像边缘进行获取；
利用OpenCV库中findCounter函数，存储图像边缘的外轮廓信息；
一次筛选，遍历外轮廓信息，轮廓的面积小于设置阈值时认为过小，视为噪点，舍去；
二次筛选，遍历外轮廓信息，求出当前轮廓的最小外围矩形的面积和中心坐标，和之前遍历过的所有轮廓比较，若在预设范围内面积和中心坐标出现相同，认为有这两个轮廓相同或者间隙太小，舍去；
将二次筛选的轮廓信息保存；
其中，所述对储存的轮廓信息进行路径规划，按照生成的路径得出最终的G代码包括：
将轮廓的信息集合中的每个信息子集作为一个信息结点；
将任意两个轮廓的信息子集之间的距离中的最短距离，作为两个信息子集结点之间的权重；
依据生成最小生成树的prim算法，生成轮廓的信息集合中的一幅最小生成树；
依据最小生成树，得出规划后的轮廓信息的路径；
根据生成的路径，得出相应的最终G代码。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理进行3D打印的方法，其特征在于，所述预设范围为±5％。
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