CN112634172B - 一种利用二维图像生成三维模型的3d打印方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种利用二维图像生成三维模型的3D打印方法及装置。该方法包括：加载二维图像，并将二维图像转换成灰度图像；获取灰度图像的分辨率、灰度图像中每个像素的像素坐标以及像素坐标对应的灰度值；根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及分辨率确定待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标；根据第一模型坐标和像素坐标的映射关系，确定底面各点对应的目标像素坐标；根据目标像素坐标对应的灰度值确定底面各点对应的顶面各点的高度值；根据第一模型坐标以及高度值生成待打印三维模型。本发明实施例提供的技术方案，自适应生成了三维模型所需的点数，从而避免了对打印机性能的浪费，也保证了三维模型的精细度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及三维打印技术领域，尤其涉及一种利用二维图像生成三维模型的3D打印方法及装置。
背景技术
传统用于三维打印的三维模型主要是通过专业的三维设计软件进行三维设计来建立的，但是这种方式要求用户具有丰富的专业知识，并可以熟练使用建模软件，而且操作复杂，周期较长。因此，近年来利用二维图像进行三维重建的技术逐渐得到发展。
但是在目前的重建算法中，一般是根据用户设定的精度计算模型点数，如果用户提供了一幅分辨率很大的二维图像，转换的点密度超过了打印机的最大支持密度，则会造成打印机性能的浪费，加大了模型切片和打印时间，而如果用户提供的二维图像尺寸偏小，则会造成转换的点比较稀疏，从而降低了模型的精细度。
发明内容
本发明实施例提供一种利用二维图像生成三维模型的3D打印方法及装置，以自适应的生成三维模型所需的点数，从而避免对打印机性能的浪费，也保证了三维模型的精细度。
第一方面，本发明实施例提供了一种利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，该方法包括：
加载二维图像，并将所述二维图像转换成灰度图像；
获取所述灰度图像的分辨率、所述灰度图像中每个像素的像素坐标以及所述像素坐标对应的灰度值；
根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及所述分辨率确定所述待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标；
根据所述第一模型坐标和所述像素坐标的映射关系，确定所述底面各点对应的目标像素坐标；
根据所述目标像素坐标对应的灰度值确定所述底面各点对应的顶面各点的高度值；
根据所述第一模型坐标以及所述高度值生成所述待打印三维模型。
可选的，所述将所述二维图像转换成灰度图像，包括：
对所述灰度图像的边缘做平滑处理；
所述平滑处理为均值滤波覆盖、边缘覆盖以及镜像填充中的至少一种。
可选的，所述方法还包括：
根据用户指定的打印精度和所述预设尺寸确定所述底面点数以及所述第一模型坐标。
可选的，在所述根据所述目标像素坐标对应的灰度值确定所述底面各点对应的顶面各点的高度值之前，还包括：
若所述目标像素坐标为非整数，则利用插值算法确定所述目标像素坐标对应的灰度值。
可选的，所述利用插值算法确定所述目标像素坐标对应的灰度值，包括：
确定所述灰度图像中与所述目标像素坐标距离最近的四个像素点；
根据所述四个像素点的灰度值，利用双线性插值算法确定所述目标像素坐标对应的灰度值。
可选的，所述根据所述第一模型坐标以及所述高度值生成所述待打印三维模型，包括：
对所述底面各点进行复制；
根据所述高度值将对应的复制点进行抬升，以确定所述顶面各点的第二模型坐标；
根据所述第一模型坐标和所述第二模型坐标生成所述待打印三维模型。
可选的，在所述获取所述灰度图像的分辨率、所述灰度图像中每个像素的像素坐标以及所述像素坐标对应的灰度值之前，还包括：
对所述灰度图像进行平滑滤波处理。
第二方面，本发明实施例还提供了一种利用二维图像生成三维模型的3D打印装置，该装置包括：
图像加载模块，用于加载二维图像，并将所述二维图像转换成灰度图像；
参数获取模块，用于获取所述灰度图像的分辨率、所述灰度图像中每个像素的像素坐标以及所述像素坐标对应的灰度值；
点数确定模块，用于根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及所述分辨率确定所述待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标；
坐标确定模块，用于根据所述第一模型坐标和所述像素坐标的映射关系，确定所述底面各点对应的目标像素坐标；
高度确定模块，用于根据所述目标像素坐标对应的灰度值确定所述底面各点对应的顶面各点的高度值；
模型生成模块，用于根据所述第一模型坐标以及所述高度值生成所述待打印三维模型。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任意实施例所提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例所提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法。
本发明实施例提供了一种利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，首先加载二维图像，并将该二维图像转换为灰度图像，然后获取该灰度图像的分辨率、灰度图像中每个像素的像素坐标以及每个像素坐标对应的灰度值，再根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及该灰度图像的分辨率确定待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标，接着即可根据该第一模型坐标与灰度图像中的像素坐标之间的映射关系确定底面各点对应灰度图像中的目标像素坐标，然后再根据该目标像素坐标对应的灰度值确定底面各点对应的顶面各点的高度值，最后即可根据第一模型坐标和该高度值生成待打印三维模型。本发明实施例所提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，通过根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及二维图像转换为灰度图像后的分辨率自适应的生成三维模型所需的点数，使得所生成的点数既不会因为密度超过打印机支持而造成打印机性能的浪费，也不会因为所提供的二维图像尺寸过小而导致生成的模型点过于稀疏，从而提高了模型切片和打印的效率，并保证了模型的精细度。
进一步的，可以对转换得到的灰度图像的边缘做平滑处理，从而实现对灰度图像边缘的噪声进行抑制，以提高后续分析的可靠性。
进一步的，还可以根据用户指定的精度来打印模型，即根据用户指定的精度确定模型的底面点数，从而增加该方法的灵活性，为用户的使用提供更多的便利。
进一步的，所确定的目标像素坐标可能为非整数，则在这种情况下可以通过插值算法来确定目标像素坐标对应的灰度值，具体可以根据目标像素坐标位置周围与其距离最近的四个像素点，根据该四个像素点的灰度值，利用插值算法确定目标像素坐标对应的灰度值，从而使得模型底面各点对应的灰度值确定的更加准确合理，从而更能清楚反映底面各点对应的顶面各点之间的高度差异。
进一步的，提供了一种具体的顶面各点的确定方法，可以通过对底面各点进行复制，并根据对应的高度值进行抬升，从而获得顶面各点，也即获得了顶面各点的第二模型坐标，进而可以根据第一模型坐标和第二模型坐标更加方便的组合出整个三维模型。
进一步的，在获取灰度图像的每个像素坐标对应的灰度值之前，可以首先对灰度图像进行平滑滤波处理，从而在尽量保留图像细节特征的条件下对图像中的噪声进行抑制，从而提高后续图像处理和分析的有效性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印装置的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法的流程图。本实施例可适用于仅利用一张二维图像生成三维模型进行3D打印的情况，该方法可以由本发明实施例所提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印装置来执行，该装置可以由硬件和/或软件的方式来实现，一般可以集成于计算机设备中。如图1所示，具体包括如下步骤：
S11、加载二维图像，并将二维图像转换成灰度图像。
具体的，可以向用户提供加载二维图像的入口，当接收到用户的加载指令时，可以弹出已存储在本地的二维图像素材库以供用户选择，并根据用户的选定将对应的二维图像加载进来。加载二维图像之后，可以通过加权法、均值法或最大值法等方法将二维图像转换成灰度图像，对此本实施例不作具体的限制。其中，该二维图像具体可以是照片。
可选的，将二维图像转换成灰度图像，包括：对灰度图像的边缘做平滑处理；平滑处理为均值滤波覆盖、边缘覆盖以及镜像填充中的至少一种。具体的，针对灰度图像的边缘像素，可以通过均值滤波覆盖，即使用一个固定值进行填充的方式进行平滑处理，也可以通过边缘覆盖，即采用与边缘像素相邻的内部像素进行复制的方式进行平滑处理，还可以通过镜像填充，即类似在与边缘像素相邻的内部像素外放置一个镜子，从而采用对称的方式进行平滑处理等等。
S12、获取灰度图像的分辨率、灰度图像中每个像素的像素坐标以及像素坐标对应的灰度值。
具体的，在加载二维图像的同时，可以获取二维图像本身已记载的属性信息，其中即包括二维图像的分辨率。则在转换成灰度图像的过程中，若所使用的方法未导致图像分辨率的变化，则转换后的灰度图像的分辨率即可根据原有二维图像的分辨率来确定，若产生变化，则可以根据具体的转换过程确定灰度图像的分辨率。在确定了灰度图像的分辨率之后，可以以像素点为度量来确定每个像素的像素坐标及像素坐标对应的灰度值。示例性的，可以将灰度图像的任意一个角点作为坐标原点，并以与该角点相邻的两条边为轴建立直角坐标系，横坐标与纵坐标中每一个单位即为灰度图像中每两个相邻的像素点之间的距离，则每个像素的像素坐标均为整数，每个像素坐标对应的灰度值即为对应的每个像素的灰度值。
可选的，在获取灰度图像的分辨率、灰度图像中每个像素的像素坐标以及像素坐标对应的灰度值之前，还包括：对灰度图像进行平滑滤波处理。具体的，平滑滤波是生成一个小的参数窗口，窗口的大小一般使用奇数，窗口中心滑动灰度图像中的每一个像素，灰度图像每个像素的灰度值等于窗口中的参数与窗口覆盖图像下的像素相乘求和。可选的，平滑滤波过程选用3*3窗口大小的均值滤波，则窗口中的每个参数都是1/9。通过对灰度图像首先进行平滑滤波处理，在尽量保留图像细节特征的条件下对灰度图像中的噪声进行抑制，从而提高了后续处理分析过程的有效性和可靠性。
S13、根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及分辨率确定待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标。
具体的，即在确定模型点数时，可以不再需要用户自行设置打印精度，而是通过用户设置的想要打印的三维模型尺寸、预设精度(即三维打印机本身的打印精度)以及所得到的灰度图片本身的分辨率自适应的确定三维模型的底面点数，从而生成三维模型的底面各点。在确定了底面各点之后，即可以底面各点为度量来确定底面各点的第一模型坐标，具体可以以像素坐标中的原点对应的模型点为坐标原点，以像素坐标中的XY轴对应的模型边缘为轴建立直角坐标系，横坐标与纵坐标中每一个单位即为三维模型底面相邻的两个模型点之间的距离，则每个模型点的第一模型坐标均为整数。
可选的，预设尺寸包括预设长和预设宽，预设精度包括最高精度和最低精度，分辨率包括水平方向像素数和垂直方向像素数；其中，预设长的方向与水平方向对应，预设宽的方向与垂直方向对应；相应的，根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及分辨率确定待打印三维模型的底面点数，包括：若预设长与最高精度之间的第一比值小于水平方向像素数，则确定预设长的方向上点数为第一比值；若预设长与最低精度之间的第二比值大于水平方向像素数，则确定预设长的方向上点数为第二比值；否则，确定预设长的方向上点数为水平方向像素数；若预设宽与最高精度之间的第三比值小于垂直方向像素数，则确定预设宽的方向上点数为第三比值；若预设宽与最低精度之间的第四比值大于垂直方向像素数，则确定预设宽的方向上点数为第四比值；否则，确定预设宽的方向上点数为垂直方向像素数。
具体的，若预设尺寸为modeW*modeH，其中，modeW为预设长，modeH为预设宽，灰度图像的分辨率为pw*ph，其中，pw为水平方向像素数，ph为垂直方向像素数，假设三维模型的底面点数为mw*mh，其中，mw为预设长的方向上点数，mh为预设宽的方向上点数。那么，如果modeW/最高精度<pw，则mw＝modeW/最高精度，如果modeW/最低精度>pw，则mw＝modeW/最低精度，否则mw＝pw；如果modeH/最高精度<ph，则mh＝modeH/最高精度，如果modeH/最低精度>ph，则mh＝modeH/最低精度，否则mh＝ph。通过此种点数确定的方式，进一步的保证了所生成的点数不会超过打印机的精度支持，也可以在二维图像尺寸较小时进行适当的调节，从而保证模型的精度。
可选的，该方法还包括：根据用户指定的打印精度和所述预设尺寸确定所述底面点数以及所述第一模型坐标。具体的，本实施例所提供的3D打印方法还可以提供根据用户指定的打印精度确定底面点数的方式，则预设长方向上的点数mw＝modeW/打印精度，预设宽的方向上点数mh＝modeH/打印精度。通过额外提供这种方式，增加了整体方法的灵活性，为用户的使用提供了更多的便利。
S14、根据第一模型坐标和像素坐标的映射关系，确定底面各点对应的目标像素坐标。
具体的，根据如上的点数确定方法，三维模型的底面可以与灰度图像等比例，也可以是呈一定比例的放大或缩小，同时坐标原点也是对应的，则第一模型坐标与像素坐标之间存在一定的映射关系，根据该映射关系即可确定三维模型的底面各点对应在灰度图像中的目标像素坐标。示例性的，假设底面中某个模型点的坐标是(mx，my)，即可根据mw与pw以及mh与ph之间的比例关系计算出对应的目标像素坐标(px，py)，具体即px＝mx/mw*pw，ph＝my/mh*ph。
S15、根据目标像素坐标对应的灰度值确定底面各点对应的顶面各点的高度值。
具体的，可以根据一定的算法将目标像素坐标对应的灰度值转换为相应的高度值，具体可以设置一个基础高度和一个抬升高度，则高度值可以是该基础高度与对应的抬升高度之和，即首先保证顶面各点具有一定的高度，再通过各自相同或不同的抬升高度使得三维模型的顶面能够呈现出一定的图案。其中，具体可以采用线性计算方法，示例性的，将0对应抬升高度0，将灰度图像中的最大灰度值作为最大抬升高度，则某个实际灰度值对应的抬升高度＝最大抬升高度/最大灰度值*实际灰度值，同理也可以将0对应最大抬升高度，将最大灰度值作为最小抬升高度，则某个实际灰度值对应的抬升高度＝最小抬升高度/最大灰度值*(最大灰度值-实际灰度值)。
可选的，在根据目标像素坐标对应的灰度值确定底面各点对应的顶面各点的高度值之前，还包括：若目标像素坐标为非整数，则利用插值算法确定目标像素坐标对应的灰度值。具体的，如上述方法所得到的目标像素坐标，可能存在为非整数的情况，也就是在灰度图像中没有与目标像素坐标对应的像素。则在这种情况下，可以根据目标像素坐标周围的一个或多个像素点的灰度值，利用插值算法来确定目标像素坐标对应的灰度值，以便于根据灰度值确定高度值。进一步可选的，利用插值算法确定目标像素坐标对应的灰度值，包括：确定灰度图像中与目标像素坐标距离最近的四个像素点；根据四个像素点的灰度值，利用双线性插值算法确定目标像素坐标对应的灰度值。具体的，即选用目标像素坐标周围的四个像素点的灰度值来计算目标像素坐标的灰度值，具体可以通过将目标像素坐标分别进行上下取整来获得该四个像素点。示例性的，若目标像素坐标为(px，py)，将px上取整获得tpx，下取整获得bpx，将py上取整获得tpy，下取整获得bpy，则该四个像素点为(tpx，tpy)、(tpx，bpy)、(bpx，tpy)和(bpx，tpy)。然后即可利用插值算法将该四个像素点的灰度值计算成(px，py)的灰度值，其中，插值算法还可以是双三次插值等等。通过利用插值算法确定非整数目标像素坐标对应的灰度值，使得模型底面各点对应的灰度值确定的更加准确合理，从而更能清楚反映底面各点对应的顶面各点之间的高度差异。
S16、根据第一模型坐标以及高度值生成待打印三维模型。
具体的，在确定了底面各点的第一模型坐标以及对应的顶面各点的高度值之后，即可根据高度值得到顶面各点的位置，从而可以根据第一模型坐标以及顶面各点的位置组合生成待打印三维模型。
可选的，根据第一模型坐标以及高度值生成待打印三维模型，包括：对底面各点进行复制；根据高度值将对应的复制点进行抬升，以确定顶面各点的第二模型坐标；根据第一模型坐标和第二模型坐标生成待打印三维模型。具体的，对底面各点复制一份，可作为初始生成的顶面各点，再根据对应的高度值进行抬升，则可以最终确定顶面各点的位置，具体可以通过第二模型坐标进行记录，然后即可根据第一模型坐标和第二模型坐标将所有的模型点进行组合以生成待打印三维模型。通过对模型点复制抬升确定顶面各点的第二模型坐标，使得模型生成的过程更加方便，也更便于计算机进行处理。
本发明实施例所提供的技术方案，首先加载二维图像，并将该二维图像转换为灰度图像，然后获取该灰度图像的分辨率、灰度图像中每个像素的像素坐标以及每个像素坐标对应的灰度值，再根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及该灰度图像的分辨率确定待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标，接着即可根据该第一模型坐标与灰度图像中的像素坐标之间的映射关系确定底面各点对应灰度图像中的目标像素坐标，然后再根据该目标像素坐标对应的灰度值确定底面各点对应的顶面各点的高度值，最后即可根据第一模型坐标和该高度值生成待打印三维模型。通过根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及二维图像转换为灰度图像后的分辨率自适应的生成三维模型所需的点数，使得所生成的点数既不会因为密度超过打印机支持而造成打印机性能的浪费，也不会因为所提供的二维图像尺寸过小而导致生成的模型点过于稀疏，从而提高了模型切片和打印的效率，并保证了模型的精细度。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印装置的结构示意图，该装置可以由硬件和/或软件的方式来实现，一般可集成于计算机设备中。如图2所示，该装置包括：
图像加载模块21，用于加载二维图像，并将二维图像转换成灰度图像；
参数获取模块22，用于获取灰度图像的分辨率、灰度图像中每个像素的像素坐标以及像素坐标对应的灰度值；
点数确定模块23，用于根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及分辨率确定待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标；
坐标确定模块24，用于根据第一模型坐标和像素坐标的映射关系，确定底面各点对应的目标像素坐标；
高度确定模块25，用于根据目标像素坐标对应的灰度值确定底面各点对应的顶面各点的高度值；
模型生成模块26，用于根据第一模型坐标以及高度值生成待打印三维模型。
本发明实施例所提供的技术方案，首先加载二维图像，并将该二维图像转换为灰度图像，然后获取该灰度图像的分辨率、灰度图像中每个像素的像素坐标以及每个像素坐标对应的灰度值，再根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及该灰度图像的分辨率确定待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标，接着即可根据该第一模型坐标与灰度图像中的像素坐标之间的映射关系确定底面各点对应灰度图像中的目标像素坐标，然后再根据该目标像素坐标对应的灰度值确定底面各点对应的顶面各点的高度值，最后即可根据第一模型坐标和该高度值生成待打印三维模型。通过根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及二维图像转换为灰度图像后的分辨率自适应的生成三维模型所需的点数，使得所生成的点数既不会因为密度超过打印机支持而造成打印机性能的浪费，也不会因为所提供的二维图像尺寸过小而导致生成的模型点过于稀疏，从而提高了模型切片和打印的效率，并保证了模型的精细度。
在上述技术方案的基础上，可选的，图像加载模块21，包括：
平滑处理单元，用于对灰度图像的边缘做平滑处理；平滑处理为均值滤波覆盖、边缘覆盖以及镜像填充中的至少一种。
在上述技术方案的基础上，可选的，该利用二维图像生成三维模型的3D打印装置，还包括：
指定打印模块，用于根据用户指定的打印精度和预设尺寸确定底面点数以及第一模型坐标。
在上述技术方案的基础上，可选的，该利用二维图像生成三维模型的3D打印装置，还包括：
灰度值确定模块，用于在根据目标像素坐标对应的灰度值确定底面各点对应的顶面各点的高度值之前，若目标像素坐标为非整数，则利用插值算法确定目标像素坐标对应的灰度值。
在上述技术方案的基础上，可选的，灰度值确定模块，包括：
像素点确定单元，用于确定灰度图像中与目标像素坐标距离最近的四个像素点；
灰度值确定单元，用于根据四个像素点的灰度值，利用双线性插值算法确定目标像素坐标对应的灰度值。
在上述技术方案的基础上，可选的，模型生成模块26，包括：
模型点复制单元，用于对底面各点进行复制；
模型点抬升单元，用于根据高度值将对应的复制点进行抬升，以确定顶面各点的第二模型坐标；
模型生成单元，用于根据第一模型坐标和第二模型坐标生成待打印三维模型。
在上述技术方案的基础上，可选的，该利用二维图像生成三维模型的3D打印装置，还包括：
平滑滤波模块，用于在获取灰度图像的分辨率、灰度图像中每个像素的像素坐标以及像素坐标对应的灰度值之前，对灰度图像进行平滑滤波处理。
本发明实施例所提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印装置可执行本发明任意实施例所提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
值得注意的是，在上述利用二维图像生成三维模型的3D打印装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的计算机设备的结构示意图，示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备的框图。图3显示的计算机设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图3所示，该计算机设备包括处理器31、存储器32、输入装置33及输出装置34；计算机设备中处理器31的数量可以是一个或多个，图3中以一个处理器31为例，计算机设备中的处理器31、存储器32、输入装置33及输出装置34可以通过总线或其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
存储器32作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法对应的程序指令/模块(例如，利用二维图像生成三维模型的3D打印装置中的图像加载模块21、参数获取模块22、点数确定模块23、坐标确定模块24、高度确定模块25及模型生成模块26)。处理器31通过运行存储在存储器32中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法。
存储器32可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器32可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器32可进一步包括相对于处理器31远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置33可用于获取打印模型所依据的二维图像以及产生与计算机设备的用户设置和功能控制有关的键信号输入等。输出装置34可用于生成打印模型所使用的文件等等。
实施例四
本发明实施例四还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，该计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，该方法包括：
加载二维图像，并将二维图像转换成灰度图像；
获取灰度图像的分辨率、灰度图像中每个像素的像素坐标以及像素坐标对应的灰度值；
根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及分辨率确定待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标；
根据第一模型坐标和像素坐标的映射关系，确定底面各点对应的目标像素坐标；
根据目标像素坐标对应的灰度值确定底面各点对应的顶面各点的高度值；
根据第一模型坐标以及高度值生成待打印三维模型。
存储介质可以是任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM，兰巴斯(Rambus)RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法中的相关操作。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，其特征在于，包括：
加载二维图像，并将所述二维图像转换成灰度图像；
获取所述灰度图像的分辨率、所述灰度图像中每个像素的像素坐标以及所述像素坐标对应的灰度值；
根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及所述分辨率确定所述待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标；
根据所述第一模型坐标和所述像素坐标的映射关系，确定所述底面各点对应的目标像素坐标；
根据所述目标像素坐标对应的灰度值确定所述底面各点对应的顶面各点的高度值；
根据所述第一模型坐标以及所述高度值生成所述待打印三维模型；
其中，预设尺寸包括预设长和预设宽，预设精度包括最高精度和最低精度，分辨率包括水平方向像素数和垂直方向像素数；
其中，根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及所述分辨率确定所述待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标，包括：
若预设长与最高精度之间的第一比值小于水平方向像素数，则确定预设长的方向上点数为第一比值；若预设长与最低精度之间的第二比值大于水平方向像素数，则确定预设长的方向上点数为第二比值；否则，确定预设长的方向上点数为水平方向像素数；若预设宽与最高精度之间的第三比值小于垂直方向像素数，则确定预设宽的方向上点数为第三比值；若预设宽与最低精度之间的第四比值大于垂直方向像素数，则确定预设宽的方向上点数为第四比值；否则，确定预设宽的方向上点数为垂直方向像素数。
2.根据权利要求1所述的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，其特征在于，所述将所述二维图像转换成灰度图像，包括：
对所述灰度图像的边缘做平滑处理；
所述平滑处理为均值滤波覆盖、边缘覆盖以及镜像填充中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据用户指定的打印精度和所述预设尺寸确定所述底面点数以及所述第一模型坐标。
4.根据权利要求1所述的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，其特征在于，在所述根据所述目标像素坐标对应的灰度值确定所述底面各点对应的顶面各点的高度值之前，还包括：
若所述目标像素坐标为非整数，则利用插值算法确定所述目标像素坐标对应的灰度值。
5.根据权利要求4所述的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，其特征在于，所述利用插值算法确定所述目标像素坐标对应的灰度值，包括：
确定所述灰度图像中与所述目标像素坐标距离最近的四个像素点；
根据所述四个像素点的灰度值，利用双线性插值算法确定所述目标像素坐标对应的灰度值。
6.根据权利要求1所述的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，其特征在于，所述根据所述第一模型坐标以及所述高度值生成所述待打印三维模型，包括：
对所述底面各点进行复制；
根据所述高度值将对应的复制点进行抬升，以确定所述顶面各点的第二模型坐标；
根据所述第一模型坐标和所述第二模型坐标生成所述待打印三维模型。
7.根据权利要求1所述的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法，其特征在于，在所述获取所述灰度图像的分辨率、所述灰度图像中每个像素的像素坐标以及所述像素坐标对应的灰度值之前，还包括：
对所述灰度图像进行平滑滤波处理。
8.一种利用二维图像生成三维模型的3D打印装置，其特征在于，包括：
图像加载模块，用于加载二维图像，并将所述二维图像转换成灰度图像；
参数获取模块，用于获取所述灰度图像的分辨率、所述灰度图像中每个像素的像素坐标以及所述像素坐标对应的灰度值；
点数确定模块，用于根据待打印三维模型的预设尺寸、预设精度以及所述分辨率确定所述待打印三维模型的底面点数以及底面各点的第一模型坐标；
坐标确定模块，用于根据所述第一模型坐标和所述像素坐标的映射关系，确定所述底面各点对应的目标像素坐标；
高度确定模块，用于根据所述目标像素坐标对应的灰度值确定所述底面各点对应的顶面各点的高度值；
模型生成模块，用于根据所述第一模型坐标以及所述高度值生成所述待打印三维模型；
其中，点数确定模块包括：
预设尺寸包括预设长和预设宽，预设精度包括最高精度和最低精度，分辨率包括水平方向像素数和垂直方向像素数；
若预设长与最高精度之间的第一比值小于水平方向像素数，则确定预设长的方向上点数为第一比值；若预设长与最低精度之间的第二比值大于水平方向像素数，则确定预设长的方向上点数为第二比值；否则，确定预设长的方向上点数为水平方向像素数；若预设宽与最高精度之间的第三比值小于垂直方向像素数，则确定预设宽的方向上点数为第三比值；若预设宽与最低精度之间的第四比值大于垂直方向像素数，则确定预设宽的方向上点数为第四比值；否则，确定预设宽的方向上点数为垂直方向像素数。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的利用二维图像生成三维模型的3D打印方法。
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