CN114274514A - 模型打印环形纹理全消隐方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

模型打印环形纹理全消隐方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明申请主要提供了两种模型打印环形纹理全消隐方法和装置，其中，方法1和装置1重点用于在3D模型计算机预处理环节，由计算机控制单元获取模型的连续三层切片图像进行比较获取第N层待处理区域，再对待处理区域添加噪点，从而使最终曝光打印制造的3D模型表面环形纹理实现全消隐；方法2和装置2重点用于在3D打印设备读取图像数据的后处理曝光环节，由3D打印设备控制器获取模型连续三层切片图像中各层第M排像素灰度值，经过比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标并进行灰度值随机赋值；再由各排像素随机赋值结果拼接获取第N层赋值处理完成的图像数据，从而使最终曝光打印制造的3D模型表面环形纹理实现全消隐。

Description

模型打印环形纹理全消隐方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及3D打印技术领域，具体涉及模型打印环形纹理全消隐方法、装置、 设备及存储介质。
背景技术
目前的光固化3D打印中，由于3D模型的光固化打印制造是按照多层切片图像曝光成型后的树脂层光固化堆叠而成的，因此在打印立方体模型时，模型侧面光滑无环 形纹理；但是在打印带多个弧形面的模型时，模型侧面和Z轴方向不可避免会存在类 似于等高线的环形纹理，特别是在低分辨率打印机器下或者反光条件下，环形纹理非 常明显。这是因为现有技术下，3D模型按统一层厚切片后所取得掩膜切片图像分辨率 需要与显影掩膜屏幕分辨率保持一致，由此受显影掩膜屏幕分辨率影响，连续的单位 像素下的3D模型掩膜切片图像，其弧形边缘不可避免会出现较清晰的规则锯齿状结 构，而多层弧形边缘规则锯齿状树脂成型层，堆叠构成近似弧形面的阶梯层时，其曝 光成型模型的不同层之间的规则锯齿状结构就会在模型侧面形成环形纹理。而模型Z 轴方向上的环形纹理的形成，则是因为目前的光固化3D打印技术是基于Z轴方向上 的多层树脂成型层堆叠来实现的，因此堆叠打印上部弧形面时不可避免会形成环状堆 叠纹理。
在模型表面需要打印出具有较细小花纹图案时，环形纹理的存在对人的视线会产生干扰，特别是在反光条件下，会导致细节特征花纹图案不突出。因此需要提出一种 合适的方法来实现模型表面环形纹理的消隐。
现有的一些3D模型预处理软件具有切片图像抗锯齿处理功能，且抗锯齿处理后虽能提高模型表面光洁度，但是环形纹理仍然无法消除。
随着光固化3D打印技术的整体发展，特别是光固化3D打印高分辨率技术如4K、6K、8K显影掩膜屏幕的逐步应用，原来较低分辨率下不方便处理的环形纹理，可以在 高分辨率打印技术下，通过损失一定的模型表面光洁度，来实现模型表面环形纹理的 消隐，如在先专利申请CN2021113527732,《模型打印环形纹理全消隐方法、装置、设 备及存储介质》，和CN2021113531390,《模型预处理环形纹理消隐方法、装置、设备 及存储介质》都是通过使XY平面上的掩膜图像边缘具备非规则锯齿从而消除模型侧 部的环形纹理的，但是这种环形纹理的消隐方法暂时还无法实现Z轴方向上的环形纹 理消隐；因此需要进一步提出能够消除模型侧部和Z轴方向环形纹理的更优方案。
发明内容
针对实现上述背景技术中模型的环形纹理问题，为了实现模型侧部和Z轴方向环形 纹理的全消隐，本发明提供了两种模型打印环形纹理全消隐方法，通过比较获取每一层的像素灰度值待处理区域，将待处理区域内灰度值为非0值的像素随机变为0值或其 他半透光灰度值，从而实现在打印模型的成型层上随机“挖洞”，特别是层与层交界 处地挖洞能使层间的界限模糊化，进而可以实现Z轴方向环形纹理的消隐，同时由于 每层边缘位置的“挖洞”使成型层边缘锯齿不规则化，从而打破不同层之间锯齿状结 构的有规则堆叠，进而能够消除模型侧部因规则锯齿形成的环形纹理，同时最终打印 模型的成型层上的“坑洞”可以减少模型的直接反光，更有利于在视觉上消除模型 在各个方向上的环形纹理；其中方法1用于在3D模型计算机预处理环节，由计算机控 制单元获取模型的连续三层切片图像进行比较获取第N层待处理区域，再对待处理区 域添加噪点，从而使最终曝光打印制造的3D模型表面环形纹理实现全消隐；方法2用 于在3D打印设备读取图像数据的后处理曝光环节，由3D打印设备控制器获取模型连续 三层切片图像中第M排像素灰度值，经过比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的 待处理像素坐标并进行灰度值随机赋值；再由各排像素随机赋值结果拼接获取第N层 赋值处理完成的图像数据，从而使最终曝光打印制造的3D模型表面环形纹理实现全消 隐。
本发明所采用的技术方法如下：
根据本发明的第一方面，提供了两种模型打印环形纹理全消隐方法，其中，
方法1，一种模型打印环形纹理全消隐方法，重点用于在3D模型计算机预处理环节，由计算机控制单元获取模型的连续三层切片图像进行比较获取第N层待处理区域， 再对待处理区域添加噪点，从而使最终曝光打印制造的3D模型表面环形纹理实现全 消隐，包括以下步骤：
S100、计算机运行3D打印模型预处理程序加载3D模型；
S105、计算机控制单元获取3D模型的全部三角网格数据；
S110、控制单元按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切片掩膜图像；S115、控制单元获取第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像；
S120、控制单元由第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像的像素灰度值进行比较获取第N层图像的待处理区域；
S125、控制单元对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加噪点；
S130、控制单元将添加噪点处理后的全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
S135、3D打印设备导入处理后的全部层切片掩膜图像及打印参数并进行曝光打印制造。
特别地，所述第N-1层为第0层时，第N-1层切片掩膜图像为空；所述第N+1层为超出全部切片层数时，第N+1层切片掩膜图像也为空。
进一步地，所述控制单元由第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像的像素灰 度值进行比较获取第N层图像的待处理区域，包括以下步骤：
S121、控制单元由第N-1层图像非0灰度值集合与第N+1层图像灰度值非0集合按相同像素坐标取交集再将交集结果与第N层图像非0灰度值集合按相同像素坐标作异或 处理；
S122、控制单元由灰度值异或处理结果获取第N层图像的灰度值待处理区域。
作为优选，所述N、M为从1开始递增的正整数；所述H为正整数或小数。
作为优选，所述控制单元对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加噪点的方式为将待处理区域范围内图像的噪点像素灰度值由非0设为0，或设为0-255 之间的中间灰度值；
作为优选，所述控制单元对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加的噪点为两个连续并排噪点，或多个并排相邻噪点，或两个对角相邻噪点；
方法2，一种模型打印环形纹理全消隐方法，重点用于在3D打印设备读取图像数据的后处理曝光环节，由3D打印设备控制器获取模型连续三层切片图像中第M排像 素灰度值，经过比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标并进行 灰度值随机赋值；再由各排像素随机赋值结果拼接获取第N层赋值处理完成的图像数 据，从而使最终曝光打印制造的3D模型表面环形纹理实现全消隐，包括以下步骤：
S200、计算机运行3D打印模型预处理程序加载3D模型；
S205、计算机控制单元获取3D模型的全部三角网格数据；
S210、控制单元按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切片掩膜图像；S215、控制单元将全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
S220、3D打印设备导入切片掩膜图像数据及打印参数；
S225、3D打印设备的控制器读取存储器中第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像数据中第M排像素灰度值；
S230、控制器由三层图像数据中第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标；
S235、控制器对待处理像素进行灰度值随机赋值；
S240、控制器由第N层图像中全部M排像素随机赋值结果拼接获取第N层赋值处理完 成的图像数据；
S245、控制器对全部层切片掩膜图像逐层取得赋值处理完成的图像数据进行曝光打印制造。
特别地，所述第N-1层为第0层时，第N-1层切片掩膜图像为空；所述第N+1层为超出全部切片层数时，第N+1层切片掩膜图像也为空。
进一步地，所述控制器由三层图像数据中第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标，包括以下步骤：
S231、控制器由第N-1层图像第M排像素非0灰度值集合与第N+1层图像第M排像素非 0灰度值集合取交集再将交集结果与第N层图像第M排像素非0灰度值集合作异或处理；
S232、控制器由灰度值异或处理结果获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标。
作为优选，所述N、M为从1开始递增的正整数；所述H为正整数或小数。
作为优选，所述控制器对待处理像素进行灰度值随机赋值的方式为将待处理像素进行灰度值由非0设为0，或设为0-255之间的中间灰度值。
作为优选，所述随机赋值中被赋值的待处理像素为两个连续并排像素，或多个并排相邻像素，或两个对角相邻像素。
根据本发明的第二方面，提供了两种模型打印环形纹理全消隐装置，其中，
装置1，用于执行方法1，提供了一种模型打印环形纹理全消隐装置，包括：
第一模型加载模块，用于加载3D模型；
第一三角网格获取模块，用于获取3D模型的全部三角网格数据；
第一模型分层切片模块，用于按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切 片掩膜图像；
层切片掩膜图像获取模块，用于获取第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像；
第一比较获取模块，用于由第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像的像素灰度值进行比较获取第N层图像的待处理区域；
层图像噪点添加模块，用于对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加噪 点；
第一存储模块，用于将添加噪点处理后的全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
导入及曝光打印模块，用于导入处理后的全部层切片掩膜图像及打印参数并进行曝光打印制造。
特别地，所述第N-1层为第0层时，第N-1层切片掩膜图像为空；所述第N+1层为超出全部切片层数时，第N+1层切片掩膜图像也为空。
进一步地，所述第一比较获取模块，包括：
第一布尔处理模块，用于由第N-1层图像非0灰度值集合与第N+1层图像灰度值非0集合按相同像素坐标取交集再将交集结果与第N层图像非0灰度值集合按相同像素坐 标作异或处理；
层图像待处理区域获取模块，用于由灰度值异或处理结果获取第N层图像的灰度值 待处理区域。
装置2，用于执行方法2，提供了一种模型打印环形纹理全消隐装置，包括：
第二模型加载模块，用于加载3D模型；
第二三角网格获取模块，用于获取3D模型的全部三角网格数据；
第二模型分层切片模块，用于按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切 片掩膜图像；
第二存储模块，用于将全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
导入模块，用于导入切片掩膜图像数据及打印参数；
排像素灰度值读取模块，用于读取存储器中第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像数据中第M排像素灰度值；
第二比较获取模块，用于由三层图像数据中第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标；
排像素灰度值赋值模块，用于对待处理像素进行灰度值随机赋值；
图像数据拼接获取模块，用于由第N层图像中全部M排像素随机赋值结果拼接获取第N层赋值处理完成的图像数据；
曝光打印模块，用于对全部层切片掩膜图像逐层取得赋值处理完成的图像数据进行曝光打印制造。
特别地，所述第N-1层为第0层时，第N-1层切片掩膜图像为空；所述第N+1层为超出全部切片层数时，第N+1层切片掩膜图像也为空。
进一步地，所述第二比较获取模块，包括：
第二布尔处理模块，用于由第N-1层图像第M排像素非0灰度值集合与第N+1层图像第M排像素非0灰度值集合取交集再将交集结果与第N层图像第M排像素非0灰度值集合 作异或处理；
排像素待处理区域获取模块，用于由灰度值异或处理结果获取第N层切片掩膜图像 数据中第M排的待处理像素坐标。
根据本发明的第三方面，提供了一种非瞬时计算机可读存储介质，所述非瞬时计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被控制单元执行时实现如方法 1中所述的步骤S100-步骤S130，或实现如方法2中所述的步骤S200-步骤S215。
根据本发明的第四方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如方法1中所述 的步骤S100-步骤S130，或执行如方法2中所述的步骤S200-步骤S215。
根据本发明的第五方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个控制单元；以及 与所述至少一个控制单元通信连接的存储单元；其中，所述存储单元存储有可被所述 至少一个控制单元执行的指令，所述指令被所述至少一个控制单元执行，以使所述至 少一个控制单元能够执行如方法1中所述的步骤S100-步骤S130，或执行如方法2中所 述的步骤S200-步骤S215。
根据本发明的第六方面，提供了一种3D打印设备，用于执行如方法1中所述的步骤S135，或执行如方法2中所述的步骤S220-步骤S245，包括：控制器、显影掩膜屏幕、 电机、存储器、UVLED光源模块、显示与操作单元、成型平台、液槽、升降柱、底膜、 光敏树脂、底座；所述控制器、显影掩膜屏幕、UVLED光源模块、液槽设置连接于底 座；所述电机连接成型平台；所述升降柱固定连接于底座；所述电机安装于升降柱实 现电驱动升降并带动成型平台随其抬升或下降；所述底膜设置于液槽底部用于透光； 所述液槽内盛放光敏树脂液体；所述控制器电连接显影掩膜屏幕、电机、存储器、UVLED 光源模块、显示与操作单元；所述存储器存储导入的切片掩膜图像及打印参数；所述 控制器读取存储器中处理后的切片掩膜图像及打印参数；所述控制器将打印参数设置 为打印时的控制参数；
其中，用于执行如方法1中所述的步骤S135，所述控制器将添加噪点处理后的切片掩膜图像载入显影掩膜屏幕进行掩膜曝光；
或者，用于执行如方法2中所述的步骤S220-步骤S245，所述控制器读取存储器中第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像数据中第M排像素灰度值，由三层图像数据中 第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标， 对待处理像素进行灰度值随机赋值，由第N层图像中全部M排像素随机赋值结果拼接获 取第N层赋值处理完成的图像数据，最后，所述控制器再将赋值处理完成的图像数据 载入显影掩膜屏幕进行掩膜曝光；
所述控制器控制电机驱动成型平台按打印参数进行升降运动；用户通过显示与操作单元向控制器发出操作指令，使控制器响应指令并发出控制信号控制各受控单元完 成指令动作，以实现人机交互操作；控制器向显示与操作单元输出信号和数据，使之 显示3D模型切片掩膜预览图像、机器控制参数、系统设定选项和系统运行参数；所述 控制器控制电机驱动成型平台按打印参数进行升降运动；所述控制器控制UVLED光源 模块点亮或灭灯；所述UVLED光源模块发出紫外光及可见光透过显影掩膜屏幕中的掩 膜图像和底膜对液槽内的光敏树脂进行曝光照射使其固化成型；所述成型平台用于在 固化成型过程中附着固化成型后的模型成型树脂层使其不断提升生长直至3D打印完 成；所述3D打印设备采用上升式LCD光固化3D打印机或下沉式LCD光固化3D打印机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明方法1所提供的方法，在3D模型计算机预处理环节，由计算机控制单元获取模型的连续三层切片图像进行比较获取第N层待处理区域，再对待处理区域添加噪 点，通过将待处理区域内灰度值为非0值的像素随机变为0值，或设为0-255之间的中 间灰度值，从而实现在打印模型的成型层上随机“挖洞”，特别是层与层交界处地挖 洞能使层间的界限模糊化，进而可以实现Z轴方向环形纹理的消隐，同时由于每层边 缘位置的“挖洞”使成型层边缘锯齿不规则化，从而打破不同层之间锯齿状结构的有 规则堆叠，进而能够消除模型侧部因规则锯齿形成的环形纹理，同时最终打印模型的 成型层上的“坑洞”可以减少模型的直接反光，从而使最终曝光打印制造的3D模型 表面环形纹理实现全消隐；
2.本发明方法2所提供的方法，在3D打印设备读取图像数据的后处理曝光环节，由3D打印设备控制器获取模型连续三层切片图像中第M排像素灰度值，经过比较获取第N 层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标并进行灰度值随机赋值；再由各排像 素随机赋值结果拼接获取第N层赋值处理完成的图像数据，通过将待处理区域内灰度 值为非0值的像素随机变为0值，或设为0-255之间的中间灰度值，从而实现在打印模 型的成型层上随机“挖洞”，特别是层与层交界处地挖洞能使层间的界限模糊化，进 而可以实现Z轴方向环形纹理的消隐，同时由于每层边缘位置的“挖洞”使成型层边 缘锯齿不规则化，从而打破不同层之间锯齿状结构的有规则堆叠，进而能够消除模型 侧部因规则锯齿形成的环形纹理，同时最终打印模型的成型层上的“坑洞”可以减 少模型的直接反光，从而使最终曝光打印制造的3D模型表面环形纹理实现全消隐；
3.本发明方法1在3D模型计算机预处理环节，由计算机控制单元获取模型的连续三 层切片图像进行比较获取第N层待处理区域，再对待处理区域添加噪点，从而使最终 曝光打印制造的3D模型表面环形纹理实现全消隐；本方法直接在计算机上利用模型预 处理程序对3D模型切片后的掩膜图像进行比较及加噪点处理，方便利用计算机的算力 预先处理图像，使3D打印设备只需对处理后的加噪点图像直接加载曝光即可，有利于 整个处理和执行打印的专业分工和高效执行；
4.本发明方法2在3D模型计算机预处理环节，由3D打印设备控制器获取模型连续三 层切片图像中第M排像素灰度值，经过比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标并进行灰度值随机赋值；再由各排像素随机赋值结果拼接获取第N层赋 值处理完成的图像数据，从而使最终曝光打印制造的3D模型表面环形纹理实现全消 隐；本方法在3D打印设备上直接对切片掩膜图像数据进行比较及赋值，无需再用到计 算机做加噪点处理，在没有原始计算机模型数据的情况下，方便用户直接以切片完成 的切片掩膜数据实现环形纹理全消隐功能。
5.本发明方法2所提供的方法，由3D打印设备控制器获取模型连续三层切片图像中 第M排像素灰度值，经过比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标并进行灰度值随机赋值；由于每次只需要读取最多3排像素，而无需读取整页图像， 因此降低了3D打印设备的存储能力要求和控制器的计算能力要求，有利于适应多数3D 打印设备的应用和提高3D打印设备执行效率。
6.本发明方法1或2所提供的两种方法，在比较获取图像待处理区域或待处理像素坐标时，由于会存在中间层曝光区域比相邻两层曝光区域面积都大的情况，因此采用 先取交集再取异或确定待处理像素位置的布尔运算方式，能获取中间层最准确的待处 理区域范围，并且还能准确获取到底层下表面的待处理区域范围，关于这一点图12A-B 实施例中将进一步进行详细举例。
附图说明
图1A为本发明模型打印环形纹理全消隐方法1的流程图；
图1B为本发明方法1获取图像的待处理区域的流程实施例；
图2A为本发明模型打印环形纹理全消隐方法2的流程图；
图2B为本发明方法2获取待处理像素坐标的流程实施例；
图3A为本发明模型打印环形纹理全消隐方法1的全过程示意图；
图3B为本发明模型打印环形纹理全消隐方法2的全过程示意图；
图4A为本发明模型打印环形纹理全消隐装置1的原理结构图；
图4B为本发明装置1获取图像的待处理区域的原理结构实施例；
图4C为本发明模型打印环形纹理全消隐装置2的原理结构图；
图4D为本发明装置2获取待处理像素坐标的原理结构实施例；
图5A为本发明3D模型计算机预处理切片示意图1；
图5B为本发明3D模型计算机预处理切片示意图2；
图6A-F为本发明方法1获取图像的待处理区域的布尔处理过程实施例1；
图6G-L为本发明方法1获取图像的待处理区域的布尔处理过程实施例2；
图7A-F为本发明方法1获取图像的待处理区域的布尔处理过程实施例3；
图7G-L为本发明方法1获取图像的待处理区域并添加噪点过程实施例；
图8A-F为本发明方法1添加噪点处理完成的图像及曝光打印层实施例；
图8G为本发明方法1添加噪点处理完成及曝光打印后层堆叠实施例；
图9A-D为本发明方法1添加并排相邻噪点或对角相邻噪点的实施例；
图10A为本发明方法2读取连续三层图像数据中第M排像素灰度值的实施例；
图10B-E为本发明方法2获取第M排像素随机赋值结果的布尔处理过程实施例；
图11A-B为本发明模型打印环形纹理全消隐前后的层打印层处理区别对比1；
图12A-B为本发明模型打印环形纹理全消隐前后的层打印层处理区别对比2；
图13A-C为本发明模型打印环形纹理全消隐前后的3D模型表面实施效果对比；
图14A为实现本发明实施例模型打印环形纹理全消隐方法的电子设备结构框图；
图14B本发明实施例电子设备预处理3D模型切片的示意图；
图15A为实现本发明方法模型打印环形纹理全消隐方法的3D打印设备结构框图；
图15B为实现本发明方法模型打印环形纹理全消隐方法的3D打印设备原理图；
图16A为方法实施过程中切片掩膜图像数据及打印参数导入3D打印设备示意图；
图16B为利用本发明方法进行3D打印制造的过程示意图；
图17A-D为背景技术在先申请环形纹理消隐前后的掩膜图像边缘实施效果对比；
图18A-E为结合背景技术在先申请环形纹理消隐效果对本发明效果的对比说明。
标号说明：
电子设备14；3D打印设备15；移动存储设备16；计算机程序140；控制单元141； 存储单元142；打印控制程序150；控制器151；存储器152；显示与操作单元153；UVLED 光源模块154；显影掩膜屏幕155；液槽156；成型平台157；电机158；底座159；底膜 1561；光敏树脂1562；模型成型树脂层1571；成型模型1572；升降柱1581；
第一模型加载模块400；第一三角网格获取模块405；第一模型分层切片模块410；层切片掩膜图像获取模块415；第一比较获取模块420；层图像噪点添加模块425；第 一存储模块430；导入及曝光打印模块435；第一布尔处理模块421；层图像待处理区 域获取模块422；
第二模型加载模块450；第二三角网格获取模块455；第二模型分层切片模块460；第二存储模块465；导入模块470；排像素灰度值读取模块475；第二比较获取模块480； 排像素灰度值赋值模块485；图像数据拼接获取模块490；曝光打印模块495；实体模 型
496；第二布尔处理模块481；排像素待处理区域获取模块482。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明。
图1A为本发明模型打印环形纹理全消隐方法1的流程图。如图所示，本方法重点用于在3D模型计算机预处理环节，由计算机控制单元获取模型的连续三层切片图像 进行比较获取第N层待处理区域，再对待处理区域添加噪点，从而使最终曝光打印制 造的3D模型表面环形纹理实现全消隐，包括以下步骤：
S100、计算机运行3D打印模型预处理程序加载3D模型；
S105、计算机控制单元获取3D模型的全部三角网格数据；
S110、控制单元按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切片掩膜图像；S115、控制单元获取第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像；
S120、控制单元由第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像的像素灰度值进行比较获取第N层图像的待处理区域；
S125、控制单元对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加噪点；
S130、控制单元将添加噪点处理后的全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
S135、3D打印设备导入处理后的全部层切片掩膜图像及打印参数并进行曝光打印制造。
其中，所述N、M为从1开始递增的正整数；所述H为正整数或小数。
其中，所述控制单元对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加噪点的方式为将待处理区域范围内图像的噪点像素灰度值由非0设为0，或设为0-255之间 的中间灰度值；
其中，所述控制单元对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加的噪点为 两个连续并排噪点，或多个并排相邻噪点，或两个对角相邻噪点；
特别地，所述第N-1层为第0层时，第N-1层切片掩膜图像为空；所述第N+1层为超出全部切片层数时，第N+1层切片掩膜图像也为空。
图1B为本发明方法1获取图像的待处理区域的流程实施例。如图所示，所述控制单元由第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像的像素灰度值进行比较获取第N层 图像的待处理区域，包括以下步骤：
S121、控制单元由第N-1层图像非0灰度值集合与第N+1层图像灰度值非0集合按相同像素坐标取交集再将交集结果与第N层图像非0灰度值集合按相同像素坐标作异或 处理；
S122、控制单元由灰度值异或处理结果获取第N层图像的灰度值待处理区域。
图2A为本发明模型打印环形纹理全消隐方法2的流程图。如图所示，本方法重点用于在3D打印设备读取图像数据的后处理曝光环节，由3D打印设备控制器获取模型 连续三层切片图像中第M排像素灰度值，经过比较获取第N层切片掩膜图像数据中第 M排的待处理像素坐标并进行灰度值随机赋值；再由各排像素随机赋值结果拼接获取 第N层赋值处理完成的图像数据，从而使最终曝光打印制造的3D模型表面环形纹理 实现全消隐，包括以下步骤：
S200、计算机运行3D打印模型预处理程序加载3D模型；
S205、计算机控制单元获取3D模型的全部三角网格数据；
S210、控制单元按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切片掩膜图像；S215、控制单元将全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
S220、3D打印设备导入切片掩膜图像数据及打印参数；
S225、3D打印设备的控制器读取存储器中第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像数据中第M排像素灰度值；
S230、控制器由三层图像数据中第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标；
S235、控制器对待处理像素进行灰度值随机赋值；
S240、控制器由第N层图像中全部M排像素随机赋值结果拼接获取第N层赋值处理完 成的图像数据；
S245、控制器对全部层切片掩膜图像逐层取得赋值处理完成的图像数据进行曝光打印制造。
其中，所述N、M为从1开始递增的正整数；所述H为正整数或小数。
其中，所述控制器对待处理像素进行灰度值随机赋值的方式为将待处理像素进行灰度值由非0设为0，或设为0-255之间的中间灰度值；
其中，所述随机赋值中被赋值的待处理像素为两个连续并排像素，或多个并排相邻像素，或两个对角相邻像素。
特别地，所述第N-1层为第0层时，第N-1层切片掩膜图像为空；所述第N+1层为超出全部切片层数时，第N+1层切片掩膜图像也为空。
图2B为本发明方法2获取待处理像素坐标的流程实施例。如图所示，所述控制器由三层图像数据中第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待 处理像素坐标，包括以下步骤：
S231、控制器由第N-1层图像第M排像素非0灰度值集合与第N+1层图像第M排像素非 0灰度值集合取交集再将交集结果与第N层图像第M排像素非0灰度值集合作异或处理；
S232、控制器由灰度值异或处理结果获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标。
图3A为本发明模型打印环形纹理全消隐方法1的全过程示意图。如图所示，其过程步骤如下：
第一部分的实线方框部分为计算机处理环节，对应于方法1中所述的步骤S100-步骤S130，如图所示，计算机3D模型经切片后，获得切片掩膜图像；获取连续三层图像； 进行第一步布尔运算，即第N-1层与第N+1层图像取交集；再进行第二步布尔运算，即 交集结果与第N+1层图像取异或结果；再由异或结果取得第N层图像灰度值待处理区 域；对第N层图像待处理区域添加噪点；全部N层图像添加噪点完成并存储；
第二部分的虚线方框部分为3D打印设备处理环节，对应于方法1中所述的步骤S135，如图所示，将全部N层完成噪点添加的图像导入3D打印设备，经数据读取后， 控制器按序读取第N层图像后，进行图像加载流程，控制器使显影掩膜屏幕按序载入 第N层带噪点图像，并将图像逐层进行曝光打印，从而生成环形纹理全消隐后的3D模 型。
图3B为本发明模型打印环形纹理全消隐方法2的全过程示意图。如图所示，其过程步骤如下：
第一部分的实线方框部分为计算机处理环节，对应于方法2中所述的步骤S200-步骤S215，如图所示，计算机3D模型经切片后，获得切片掩膜图像；全部N层图像切片 完成并存储；
第二部分的虚线方框部分为3D打印设备处理环节，对应于方法2中所述的步骤S220 -步骤S245，如图所示，将切片掩膜图像导入3D打印设备；3D打印设备控制器获取连续三层图像中相同M排像素数据；进行第一步布尔运算，第N-1层M排与第N+1层M排像 素数据取交集；再进行第二步布尔运算，交集结果与第N层排像素数据取异或；从而 获得第N层图像第M排待处理像素坐标；再对待处理像素进行灰度值随机赋值；各排赋 值完成的图像数据，经过拼接得到第N层赋值完成的图像数据；再进行图像加载流程， 控制器使显影掩膜屏幕按序载入第N层带噪点图像，并将图像逐层进行曝光打印，从 而生成环形纹理全消隐后的3D模型。
图4A为本发明模型打印环形纹理全消隐装置1的原理结构图。如图所示，装置1，用于执行方法1，提供了一种模型打印环形纹理全消隐装置，包括：
第一模型加载模块400，用于加载3D模型；
第一三角网格获取模块405，用于获取3D模型的全部三角网格数据；
第一模型分层切片模块410，用于按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切片掩膜图像；
层切片掩膜图像获取模块415，用于获取第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像；
第一比较获取模块420，用于由第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像的像素灰度值进行比较获取第N层图像的待处理区域；
层图像噪点添加模块425，用于对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加噪点；
第一存储模块430，用于将添加噪点处理后的全部层切片掩膜图像数据储存于计算 机存储单元；
导入及曝光打印模块435，用于导入处理后的全部层切片掩膜图像及打印参数并进 行曝光打印制造；最后生成实体模型496。
特别地，所述第N-1层为第0层时，第N-1层切片掩膜图像为空；所述第N+1层为超出全部切片层数时，第N+1层切片掩膜图像也为空。
图4B为本发明装置1获取图像的待处理区域的原理结构实施例。如图所示，所述第一比较获取模块420，包括：
第一布尔处理模块421，用于由第N-1层图像非0灰度值集合与第N+1层图像灰度值非0集合按相同像素坐标取交集再将交集结果与第N层图像非0灰度值集合按相同像素 坐标作异或处理；
层图像待处理区域获取模块422，用于由灰度值异或处理结果获取第N层图像的灰度值待处理区域。
图4C为本发明模型打印环形纹理全消隐装置2的原理结构图。如图所示，装置2，用于执行方法2，提供了一种模型打印环形纹理全消隐装置，包括：
第二模型加载模块450，用于加载3D模型；
第二三角网格获取模块455，用于获取3D模型的全部三角网格数据；
第二模型分层切片模块460，用于按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切片掩膜图像；
第二存储模块465，用于将全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
导入模块470，用于导入切片掩膜图像数据及打印参数；
排像素灰度值读取模块475，用于读取存储器中第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像数据中第M排像素灰度值；
第二比较获取模块480，用于由三层图像数据中第M排像素灰度值进行比较获取第N 层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标；
排像素灰度值赋值模块485，用于对待处理像素进行灰度值随机赋值；
图像数据拼接获取模块490，用于由第N层图像中全部M排像素随机赋值结果拼接获 取第N层赋值处理完成的图像数据；
曝光打印模块495，用于对全部层切片掩膜图像逐层取得赋值处理完成的图像数据 进行曝光打印制造。
特别地，所述第N-1层为第0层时，第N-1层切片掩膜图像为空；所述第N+1层为超出全部切片层数时，第N+1层切片掩膜图像也为空。
图4D为本发明装置2获取待处理像素坐标的原理结构实施例。如图所示，所述第二比较获取模块，包括：
第二布尔处理模块481，用于由第N-1层图像第M排像素非0灰度值集合与第N+1层图 像第M排像素非0灰度值集合取交集再将交集结果与第N层图像第M排像素非0灰度值集合作异或处理；
排像素待处理区域获取模块482，用于由灰度值异或处理结果获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标。
图5A为本发明3D模型计算机预处理切片示意图1。如图所示，图6A中以金字塔 锥的3D模型为例，计算机运行3D打印模型预处理程序加载该3D模型后，按预设层 厚H毫米将3D模型切片分层取得Layer.01-Layer.03共3层切片掩膜图像，其中每 层掩膜图像的中心为白色，四周为黑色的，载入显影掩膜屏幕后，白色部分用于透过 UVLED紫外光进行图像曝光，黑色部分用于阻挡UVLED紫外光的穿透。
图5B为本发明3D模型计算机预处理切片示意图2。如图所示，基于图5A取得的3层切片掩膜图像，另外再引入顶部之外和底部之外的2层实际为空的切片图像，即 可实现本发明方法1中所述获取第N-1层、第N层、第N+1层切片图像进行比较获取 第N层待处理区域，再对待处理区域添加噪点的全部过程；以及实现本发明方法2中 所述获取第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像中第M排像素灰度值，进而经过 比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标并进行灰度值随机赋值 的全部过程。
图6A-F为本发明方法1获取图像的待处理区域的布尔处理过程实施例1。如图所示，根据本方法1中获取第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像进行比较获取第 N层待处理区域的实施过程，基于图5B中Layer.01-Layer.03共3层切片掩膜图像， 和另外引入的顶部之外的Layer.04及底部之外的Layer.00共2层实际为空的切片图 像；将Layer.00中灰度值空集与Layer.02中的255灰度值集合取交集，得到交集结 果1为空集；其中Layer.02中的灰度值255的区域即为用于透过UVLED紫外光进行 图像曝光的白色部分；
由交集结果1的空集与Layer.01中的255灰度值集合取异或，得到异或结果1 中的待处理区域，该待处理区域为Layer.01的噪点添加区域；由图可知异或结果1 与Layer.01的255灰度值范围相同，这是因为Layer.01最终的打印成型层位于3D 模型的下表面，因此也需要添加噪点进行“挖洞”；
最根本的原因在于，本发明方法要实现模型打印后表面环形纹理全消隐的目的，就需要特别使Z轴方向上的层与层交界处层间的界限模糊化，这就需要使每层边缘位 置的成型层边缘锯齿不规则化，而基于整体趋于一致原则，对每层边缘位置的“挖洞” 的同时，最顶层和最底层的模型表面也需要整体“挖洞”，所以就能看到本图中知异 或结果1与Layer.01的255灰度值范围相同，因为其灰度值为255的区域就是“挖 洞”的散布区域。
图6G-L为本发明方法1获取图像的待处理区域的布尔处理过程实施例2。如图所示，基于图5B中Layer.01-Layer.03共3层切片掩膜图像，和另外引入的顶部之外 的Layer.04及底部之外的Layer.00共2层实际为空的切片图像；将Layer.01中255 灰度值集合与Layer.02中的255灰度值集合取交集，得到交集结果2与Layer.03中 相同的255灰度值集合；其中Layer.01、Layer.02、交集结果2中的灰度值255的区 域即为用于透过UVLED紫外光进行图像曝光的白色部分；
由交集结果2的255灰度值集合与Layer.02中的255灰度值集合取异或，得到异 或结果2中的待处理区域，该待处理区域为Layer.02的噪点添加区域；由图可知异 或结果2为位于Layer.02的两个像素宽度的正方环形范围上，这是因为Layer.02最 终的打印成型层位于Layer.01和Layer.02之间，因此也只需要对外露的正方环形范 围添加噪点进行“挖洞”。
图7A-F为本发明方法1获取图像的待处理区域的布尔处理过程实施例3。如图所示，基于图5B中Layer.01-Layer.03共3层切片掩膜图像，和另外引入的顶部之外 的Layer.04及底部之外的Layer.00共2层实际为空的切片图像；将Layer.02中的 255灰度值集合与Layer.01中灰度值空集取交集，得到交集结果3为空集；其中 Layer.02中的灰度值255的区域即为用于透过UVLED紫外光进行图像曝光的白色部 分；
由交集结果3的空集与Layer.03中的255灰度值集合取异或，得到异或结果3 中的待处理区域，该待处理区域为Layer.03的噪点添加区域；由图可知异或结果3 与Layer.03的255灰度值范围相同，这是因为Layer.03最终的打印成型层位于3D 模型的上表面，因此也需要添加噪点进行“挖洞”。
图7G-L为本发明方法1获取图像的待处理区域并添加噪点过程实施例。如图所示，由图6F中的异或结果1、图6L中的异或结果2、图7F中的异或结果3即可分别获得 Layer.01对应的待处理区域1、Layer.02对应的待处理区域2、Layer.03对应的待处 理区域3；分别对三者待处理区域范围内的图像添加噪点，即将三者待处理区域范围 的随机坐标位置的255灰度值变为0，则打印成型时由于0灰度值像素上不透光，使 最终打印成型层上实现“挖洞”。
图8A-F为本发明方法1添加噪点处理完成的图像及曝光打印层实施例。如图所示，经图7J、图7K、图7L添加噪点后获得图8A、图8B、图8C中的加噪点图像1、2、3； 其中注意图8B中的加噪点图像2，因为只需要对正方环形待处理区域范围上的像素添 加噪点，所以图8B中方框内的255灰度值无需作出改变；此外，图8A、图8B、图8C 中黑色填充部分的灰度值均为0，由黑色填充表示不透光；
由图8A、图8B、图8C中加噪点后获得的掩膜曝光图像经UVLED曝光进行打印后， 得到图8D、图8E、图8F所示的曝光打印层1、曝光打印层2、曝光打印层3。
图8G为本发明方法1添加噪点处理完成及曝光打印后层堆叠实施例。如图所示，由图8D、图8E、图8F所示的曝光打印层1、曝光打印层2、曝光打印层3，堆叠得到 本图所示的立体打印成型体；由其打印成型体可以看出每一层边缘具有不规则锯齿， 因此可以避免模型侧部规则锯齿形成的环形纹理；而其每一层边缘之内的外露部位的 “挖洞”与上一层边缘的不规则锯齿的相邻相接，则可使层与层交界处层间的界限模 糊化，而“挖洞”策略的使用更可以从视觉上减少反光，使层与层交界处层间的界限 更不明显；最后顶部的“挖洞”使其顶部区域不会因过于“干净”而特别突出，也 就使得整个模型表面环形纹理得以全部消隐。
图9A-D为本发明方法1添加并排相邻噪点或对角相邻噪点的实施例。如图所示，以图7G获取的待处理区域1为例，将255灰度值的待处理区域划分为如图9A所示的多个 2X2像素子单元；再如图9B所示对每个2X2像素子单元分别添加并排相邻噪点或对角相 邻噪点，图中，2X2实线小方框为横排相邻噪点，2X2带点状虚线小方框为竖排相邻噪 点，2X2虚线段小方框为对角相邻噪点；由图9B即可得到如图9C所示的完成噪点添加 用于曝光打印的层掩膜图像；最终可得到如图9D所示的最终打印成型层，该打印成型 层分布有横排相邻“坑洞”、竖排相邻“坑洞”和对角相邻“坑洞”。
图10A为本发明方法2读取连续三层图像数据中第M排像素灰度值的实施例。如 图所示，基于图5B中Layer.01-Layer.03共3层切片掩膜图像，每层图像共包括18 排像素数据，和另外引入的顶部之外的Layer.04及底部之外的Layer.00共2层实际 为空的切片图像；分别取Layer.01-Layer.03共3层切片掩膜图像中的第8排像素， 再引入Layer.04及Layer.00上实际为空的两排空集图像。
图10B-E为本发明方法2获取第M排像素随机赋值结果的布尔处理过程实施例。如图 10B所示，基于图10A中的共5排像素,根据图2B中的方法步骤230，可以获取到如图10C所示的灰度值为255的待处理像素坐标；再对图10C中灰度值为255的像素进行灰度值 随机赋值，特别是将灰度值255的像素取随机位置赋值为0得到如图10D所示的灰度值 图像；图10E在图10D基础上将灰度值为0的区域进行黑色填充，由黑色点状填充表示 不透光；在取得全部16排随机赋值结果后可拼接获取Layer.01，或Layer.02，或 Layer.03层上的赋值处理完成的图像数据。
图10A-图10E的实施例中，按排读取像素数据的原因在于，本发明方法2用于3D打印设备时，受3D打印设备硬件计算能力，内存读写能力的限制，如果直接读取连续三 层切片掩膜图像数据，会影响并降低控制器的程序执行效率，甚至会程序死机，因此 按排读取像素数据可以避免以上问题。
图11A-B为本发明模型打印环形纹理全消隐前后的层打印层处理区别对比1。如图所示，侧向视角下，图11A中Layer.01-Layer.N层打印成型层最终可堆叠成为一 个未经“挖洞”处理的球体；图11B中采用本发明方法1或方法2后，Layer.01-Layer.N 层打印成型层最终可堆叠成为一个经过“挖洞”处理的球体；其中S1、S2、S3、S4、 S5、S(N-2)、S(N-1)、S(N)所示区域对应为图7G-I所示的灰度值待处理区域； 每个待处理区域中的空白未填充方格表示为添加噪点或赋值后经过曝光成型后形成 的“坑洞”。
图12A-B为本发明模型打印环形纹理全消隐前后的层打印层处理区别对比2。如图所示，图12A与图11A相似，但所展示的特殊之处在于连续三层成型层Layer.02、Layer.03、Layer.04中，由于Layer.03的成型层面积最大，且Layer.04的成型层面 积小于Layer.02的成型层面积，因此Layer.03上的就存在两个外露面，相应的 Layer.03的切片掩膜图像上的就存在两个不同大小的像素灰度值待处理区域S3、S4； 而按照本发明环形纹理全消隐的需要，就需要以S4来作为Layer.03上的像素灰度值 待处理区域；在此基础上，对Layer.01上S1区域添加噪点、对Layer.02上S2区域 添加噪点、对Layer.03上S4区域添加噪点、对Layer.04上S5区域添加噪点、对 Layer.05上S6区域添加噪点，可最终得到如图12B所示的经过“挖洞”处理的多个 打印成型层；
需要重点加以说明对比的是，上述文字中，对Layer.02上S2区域添加噪点、对Layer.03上S4区域添加噪点；其对应顺序已经发生了改变；这是因为Layer.03上具 有两个不同大小的像素灰度值待处理区域S3、S4时，按照一般的按序指定对应法则， 很容易将像素灰度值待处理区域S4对应指定到Layer.04上，也就会发生错层处理情 况；而运用本发明如图1B中所述的布尔运算方法，则能很好的避免此问题。
图13A-C为本发明模型打印环形纹理全消隐前后的3D模型表面实施效果对比。如图所示，图13A是一个需要打印的人偶模型，图13B为未采用本发明进行环形纹理消 隐的上述人偶模型脸部虚线方框部分的放大照片，图13C为采用了本发明进行环形纹 理消隐的上述人偶模型脸部虚线方框部分的放大照片；由图13B可以明显看到人偶模 型脸部具有层层堆叠形成的明显的环形纹理，而图13C中人偶模型脸部的环形纹理则 已经实现消隐。
图14A为实现本发明实施例模型打印环形纹理全消隐方法的电子设备结构框图。本 图中电子设备14以一个控制单元141为例。如图所示，一种电子设备14包括一个控制 单元141和一个存储单元142；其中所述存储单元142存储有可被控制单元141执行的计 算机程序140或指令，所述计算机程序140或指令被所述控制单元141执行，以使所述 控制单元141能够执行如方法1中所述的步骤S100-步骤S130，或执行如方法2中所述的 步骤S200-步骤S215。
存储单元142即为本发明的第三方面，所提供的一种非瞬时计算机可读存储介质。其中，所述存储单元142存储有可由至少一个控制单元141执行的指令，以使所述至少 一个控制单元141执行时实现如方法1中所述的步骤S100-步骤S130，或实现如方法2中 所述的步骤S200-步骤S215。本发明的非瞬时计算机可读存储介质存储计算机指令， 该计算机指令用于使计算机执行如方法1中所述的步骤S100-步骤S130，或执行如方法 2中所述的步骤S200-步骤S215。
存储单元142作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如执行时实现方法1中所述的步骤S100-步骤 S130，或实现方法2中所述的步骤S200-步骤S215对应的程序指令/模块。控制单元141 通过运行存储在存储单元142中的非瞬时计算机程序140、指令以及模块，从而执行服 务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述图1A、图1B、图2A、图2B对应的实施 例中涉及计算机和控制单元的步骤。
存储单元142可以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、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储电子设备14使用方法1或2时 所创建的数据等。此外，存储单元142可以包括高速随机存取存储单元，还可以包括 非瞬时存储单元，例如至少一个磁盘存储单元件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储 单元件。在一些实施例中，存储单元142可选包括相对于控制单元141远程设置的存储 单元，这些远程存储单元可以通过网络连接至支撑结构生成的电子设备。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。
此处描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、 专用ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这 些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算 机程序可在包括至少一个可编程控制单元的可编程系统上执行和/或解释，该可编程 控制单元可以是专用或者通用可编程控制单元，可以从存储系统、至少一个输入单元、 和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少 一个输入单元、和该至少一个输出装置。
这些计算程序140(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编程控制单 元的机器指令，并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器 语言来实施这些计算程序。如本文使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介 质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程控制单元的任何计算机程序产品、 设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储单元、可编程逻辑装置(PLD))，包括，接 收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于 将机器指令和/或数据提供给可编程控制单元的任何信号。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。 例如，本发申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序 执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
图14B本发明实施例电子设备预处理3D模型切片的示意图。如图所示，用户通过电子设备14运行3D切片软件加载3D模型，设定完成层厚参数及其他打印参数，进行切片 处理得到切片横截面位置的多张切片掩膜图像；在此基础上，结合本发明申请的方法 1在电子设备14上由控制单元获取模型的连续三层切片图像进行比较获取第N层待处 理区域，再对待处理区域添加噪点，再由3D打印设备15将图像加载曝光打印成型后， 得到具有环形纹理全消隐效果的成型模型；结合本发明申请的方法2将多张切片掩膜 图像数据导入3D打印设备15，由3D打印设备控制器直接处理数据，通过获取模型连续 三层切片图像中第M排像素灰度值，经过比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的 待处理像素坐标并进行灰度值随机赋值；再由各排像素随机赋值结果拼接获取第N层 赋值处理完成的图像数据，再由3D打印设备15将图像加载曝光打印成型后，得到具有 环形纹理全消隐效果的成型模型。
图15A为实现本发明方法模型打印环形纹理全消隐方法的3D打印设备结构框图。如 图所示，一种3D打印设备15包括一个控制器151和一个存储器152；其中所述存储器152存储有可被控制器151执行的打印控制程序150或指令，所述打印控制程序150或指令 被所述控制器151执行，以使所述控制器151能够执行本发明方法1所述的步骤S135， 或执行如方法2中所述的步骤S220-步骤S245。
图15B为实现本发明方法模型打印环形纹理全消隐方法的3D打印设备原理图。该3D 打印设备仅仅用于进行举例、阐述和解释，而非对该发明的限定。如图所示，一种3D 打印设备，用于执行如方法1中所述的步骤S135，或执行如方法2中所述的步骤S220- 步骤S245，其包括：控制器151、存储器152、显示与操作单元153、UVLED光源模块154、 显影掩膜屏幕155、液槽156、成型平台157、电机158、底座159、底膜1561、光敏树 脂1562、升降柱1581；所述控制器151、UVLED光源模块154、显影掩膜屏幕155、液槽 156设置连接于底座159；所述电机158连接成型平台157；所述升降柱1581固定连接于 底座159；所述电机158安装于升降柱1581实现电驱动升降并带动成型平台157随其抬 升或下降；所述底膜1561设置于液槽156底部用于透光；所述液槽内盛放光敏树脂1562 液体；所述控制器151电连接显影掩膜屏幕155、电机158、存储器152、UVLED光源模 块154、显示与操作单元153；所述存储器152存储导入的切片掩膜图像及打印参数； 所述控制器151读取存储器152中处理后的切片掩膜图像及打印参数；所述控制器151 将打印参数设置为打印时的控制参数；
其中，用于执行如方法1中所述的步骤S135，所述控制器将添加噪点处理后的切片掩膜图像载入显影掩膜屏幕进行掩膜曝光；
或者，用于执行如方法2中所述的步骤S220-步骤S245，所述控制器读取存储器中第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像数据中第M排像素灰度值，由三层图像数据中 第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标， 对待处理像素进行灰度值随机赋值，由第N层图像中全部M排像素随机赋值结果拼接获 取第N层赋值处理完成的图像数据，最后，所述控制器再将赋值处理完成的图像数据 载入显影掩膜屏幕进行掩膜曝光；
所述控制器151控制电机158驱动成型平台157按打印执行参数进行升降运动；用户 通过显示与操作单元153向控制器151发出操作指令，使控制器151响应指令并发出控制信号控制各受控单元完成指令动作，以实现人机交互操作；控制器151向显示与操 作单元153输出信号和数据，使之显示3D模型切片掩膜预览图像、机器控制参数、系 统设定选项和系统运行参数；所述控制器151控制电机158驱动成型平台157按打印参 数明文进行升降运动；所述控制器151控制UVLED光源模块154点亮或灭灯；所述UVLED 光源模块154发出紫外光及可见光透过显影掩膜屏幕155中的掩膜图像和底膜1561对 液槽156内的光敏树脂1562进行曝光照射使其固化成型；所述成型平台157用于在固化 成型过程中附着固化成型后的模型成型树脂层1571使其不断提升生长直至3D打印完 成；所述3D打印设备15采用上升式LCD光固化3D打印机或下沉式LCD光固化3D打印机。
图16A为方法实施过程中切片掩膜图像数据及打印参数导入3D打印设备示意图。如 图所示，用户采用移动存储设备16将方法1中步骤S100-步骤S130获得图像数据导入3D打印设备15进行曝光打印；或用户采用移动存储设备16将方法2中步骤S200-步骤S215 获得的图像数据导入3D打印设备15，再按照方法2中步骤S225-步骤S240对所获得的图 像数据进行处理得到赋值处理完成且完整拼接的图像数据，再对其进行曝光打印。
图16B为利用本发明方法进行3D打印制造的过程示意图。如图所示，本图中电子设备14采用的是计算机，在将3D模型数据完成切片，并结合本发明方法1中步骤 S100-步骤S130获得噪点添加完成的切片掩膜图像数据及打印参数；或结合本发明方 法2中步骤S200-步骤S215获得赋值处理完成且完整拼接的图像数据；然后，由3D 打印设备15进行曝光打印，得到具有环形纹理全消隐效果的成型模型1572。
图17A-D为背景技术在先申请环形纹理消隐前后的掩膜图像边缘实施效果对比。如图所示，图17A-B为背景技术在先申请CN2021113527732,《模型打印环形纹理全消 隐方法、装置、设备及存储介质》，和CN2021113531390,《模型预处理环形纹理消隐 方法、装置、设备及存储介质》的模型打印环形纹理消隐前后的掩膜图像边缘实施效 果对比。如图所示，图17A中左侧的图片为计算机运行3D打印模型预处理程序，加 载球形3D模型进行切片处理后获得的一页切片掩膜图像，该图像为未经过两个背景 技术在先申请发明方法处理的图像，其中白色部分灰度值为255，黑色部分灰度值为 0；取其白色边缘的一段图像进行放大得到右侧图17B图像，可看到图像白色边缘具 有未经抗锯齿处理的清晰锯齿；
图17C的图片为经过背景技术在先申请CN2021113527732、CN2021113531390的方法 处理后的一页切片掩膜图像，取其白色边缘的一段图像进行放大得到右侧图17D图像，可看到图像白色边缘具有不规则锯齿。
图18A-D为结合背景技术在先申请环形纹理消隐效果对本发明效果的对比说明。如图所示，图18A中的图片为计算机运行3D打印模型预处理程序，加载球形3D模型 进行切片处理获得全部切片掩膜图像后，未使用两个背景技术在先申请发明方法，再 将各层切片掩膜图像依照设定层厚重新堆叠重建成为整体后的模型预览图，该预览图 基本体现了3D打印制造后的模型表面特征，同时也是对应于背景技术中所描述的， 在打印带多个弧形面的模型时，模型侧面和Z轴方向不可避免会存在类似于等高线的 环形纹理，特别是在低分辨率打印机器下或者反光条件下，环形纹理非常明显。图中 虚线方框截取的一块图像进行放大得到右侧图18B图像，可看到图像在Z轴方向上形 成类似于等高线的环形纹理，这是因为目前的光固化3D打印技术是基于Z轴方向上 的多层树脂成型层堆叠来实现的，因此堆叠打印上部弧形面时不可避免会形成环状堆 叠纹理。而图18A中3D球形侧面虚线圆圈位置的环形纹理的形成，则是由不同层的 规则锯齿状结构层近似堆叠形成弧形面时自然形成的环形纹理。
结合图18B中的图像对本发明方法1或2的效果进行具体说明，图18C中选取了椭圆虚线部分，在其顶层成型层和其下一层上生成有白色的，两像素并排相邻的“坑洞”， 当上下两层“坑洞”相邻时，就能够模糊上下层之间的界限，以此类推，当整个模型 层与层之间的界限实现了模糊化之后，则Z轴方向上的环形纹理的能够实现消隐；此 外，在其顶层成型层边缘的白色的“坑洞”，使原来规则锯齿状成型层边缘形成类 似图17D中的不规则锯齿，又能打破不同层之间锯齿状结构的有规则堆叠，进而能够 消除模型侧部因规则锯齿形成的环形纹理；进而达成本发明所述的环形纹理全消隐的 效果。
图18D为图17C中掩膜切片图像依照设定层厚重新堆叠重建成为整体后的模型预览图，图中虚线方框截取的一块图像进行放大得到右侧图18E的图像，可看到图像是 由各层边缘不规则的结构层堆叠建构而成，由图17D中的边缘具有不规则锯齿的切片 掩膜图像可以生成图18E上看到的不规则边缘缺口，同时也损失了一定的模型表面光 洁度。由于图18D仅基于图17D将切片掩膜图像处理为不规则锯齿，所以相比于图18A 上虚线圆圈位置，本图侧面的环形纹理已经得到消隐，但是Z轴方向上隐约可见的环 形纹理仍没有得到消隐；而本发明方法1或2则可以得到图18C椭圆虚线部分展示的 效果，因此可以不仅可以使球形模型Z轴方向上的环形纹理也能实现消隐；还可以使 球形模型侧面的环形纹理已经得到消隐，从而实现模型打印环形纹理全消隐。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何 在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护 范围之内。

Claims (14)

1.一种模型打印环形纹理全消隐方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、计算机运行3D打印模型预处理程序加载3D模型；
S105、计算机控制单元获取3D模型的全部三角网格数据；
S110、控制单元按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切片掩膜图像；
S115、控制单元获取第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像；
S120、控制单元由第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像的像素灰度值进行比较获取第N层图像的待处理区域；
S125、控制单元对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加噪点；
S130、控制单元将添加噪点处理后的全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
S135、3D打印设备导入处理后的全部层切片掩膜图像及打印参数并进行曝光打印制造。
2.根据权利要求1所述的一种模型打印环形纹理全消隐方法，其特征在于，所述控制单元由第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像的像素灰度值进行比较获取第N层图像的待处理区域，包括以下步骤：
S121、控制单元由第N-1层图像非0灰度值集合与第N+1层图像灰度值非0集合按相同像素坐标取交集再将交集结果与第N层图像非0灰度值集合按相同像素坐标作异或处理；
S122、控制单元由灰度值异或处理结果获取第N层图像的灰度值待处理区域。
3.一种模型打印环形纹理全消隐方法，其特征在于，包括以下步骤：
S200、计算机运行3D打印模型预处理程序加载3D模型；
S205、计算机控制单元获取3D模型的全部三角网格数据；
S210、控制单元按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切片掩膜图像；
S215、控制单元将全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
S220、3D打印设备导入切片掩膜图像数据及打印参数；
S225、3D打印设备的控制器读取存储器中第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像数据中第M排像素灰度值；
S230、控制器由三层图像数据中第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标；
S235、控制器对待处理像素进行灰度值随机赋值；
S240、控制器由第N层图像中全部M排像素随机赋值结果拼接获取第N层赋值处理完成的图像数据；
S245、控制器对全部层切片掩膜图像逐层取得赋值处理完成的图像数据进行曝光打印制造。
4.根据权利要求3所述的一种模型打印环形纹理全消隐方法，其特征在于，所述控制器由三层图像数据中第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标，包括以下步骤：
S231、控制器由第N-1层图像第M排像素非0灰度值集合与第N+1层图像第M排像素非0灰度值集合取交集再将交集结果与第N层图像第M排像素非0灰度值集合作异或处理；
S232、控制器由灰度值异或处理结果获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标。
5.根据权利要求1或3所述的一种模型打印环形纹理全消隐方法，其特征在于，所述N、M为从1开始递增的正整数；所述H为正整数或小数。
6.根据权利要求1或3所述的一种模型打印环形纹理全消隐方法，其特征在于，所述控制单元对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加噪点的方式为将待处理区域范围内图像的噪点像素灰度值由非0设为0，或设为0-255之间的中间灰度值；
所述控制单元对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加的噪点为两个连续并排噪点，或多个并排相邻噪点，或两个对角相邻噪点；
所述控制器对待处理像素进行灰度值随机赋值的方式为将待处理像素进行灰度值由非0设为0，或设为0-255之间的中间灰度值；
所述随机赋值中被赋值的待处理像素为两个连续并排像素，或多个并排相邻像素，或两个对角相邻像素。
7.一种模型打印环形纹理全消隐装置，其特征在于，包括：
第一模型加载模块，用于加载3D模型；
第一三角网格获取模块，用于获取3D模型的全部三角网格数据；
第一模型分层切片模块，用于按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切片掩膜图像；
层切片掩膜图像获取模块，用于获取第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像；
第一比较获取模块，用于由第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像的像素灰度值进行比较获取第N层图像的待处理区域；
层图像噪点添加模块，用于对第N层图像的灰度值待处理区域范围内的图像添加噪点；
第一存储模块，用于将添加噪点处理后的全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
导入及曝光打印模块，用于导入处理后的全部层切片掩膜图像及打印参数并进行曝光打印制造。
8.根据权利要求7所述的一种模型打印环形纹理全消隐装置，其特征在于，所述第一比较获取模块，包括：
第一布尔处理模块，用于由第N-1层图像非0灰度值集合与第N+1层图像灰度值非0集合按相同像素坐标取交集再将交集结果与第N层图像非0灰度值集合按相同像素坐标作异或处理；
层图像待处理区域获取模块，用于由灰度值异或处理结果获取第N层图像的灰度值待处理区域。
9.一种模型打印环形纹理全消隐装置，其特征在于，包括：
第二模型加载模块，用于加载3D模型；
第二三角网格获取模块，用于获取3D模型的全部三角网格数据；
第二模型分层切片模块，用于按预设层厚H毫米将3D模型切片分层并获取全部层切片掩膜图像；
第二存储模块，用于将全部层切片掩膜图像数据储存于计算机存储单元；
导入模块，用于导入切片掩膜图像数据及打印参数；
排像素灰度值读取模块，用于读取存储器中第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像数据中第M排像素灰度值；
第二比较获取模块，用于由三层图像数据中第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标；
排像素灰度值赋值模块，用于对待处理像素进行灰度值随机赋值；
图像数据拼接获取模块，用于由第N层图像中全部M排像素随机赋值结果拼接获取第N层赋值处理完成的图像数据；
曝光打印模块，用于对全部层切片掩膜图像逐层取得赋值处理完成的图像数据进行曝光打印制造。
10.根据权利要求9所述的一种模型打印环形纹理全消隐装置，其特征在于，所述第二比较获取模块，包括：
第二布尔处理模块，用于由第N-1层图像第M排像素非0灰度值集合与第N+1层图像第M排像素非0灰度值集合取交集再将交集结果与第N层图像第M排像素非0灰度值集合作异或处理；
排像素待处理区域获取模块，用于由灰度值异或处理结果获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标。
11.一种非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述非瞬时计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被控制单元执行时实现如权利要求1中所述的步骤S100-步骤S130，或实现如权利要求3中所述的步骤S200-步骤S215。
12.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1中所述的步骤S100-步骤S130，或执行如权利要求3中所述的步骤S200-步骤S215。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个控制单元；以及与所述至少一个控制单元通信连接的存储单元；其中，所述存储单元存储有可被所述至少一个控制单元执行的指令，所述指令被所述至少一个控制单元执行，以使所述至少一个控制单元能够执行如权利要求1中所述的步骤S100-步骤S130，或执行如权利要求3中所述的步骤S200-步骤S215。
14.一种3D打印设备，用于执行如权利要求1中所述的步骤S135，或执行如权利要求3中所述的步骤S220-步骤S245，其特征在于，包括：控制器、显影掩膜屏幕、电机、存储器、UVLED光源模块、显示与操作单元、成型平台、液槽、升降柱、底膜、光敏树脂、底座；所述控制器、显影掩膜屏幕、UVLED光源模块、液槽设置连接于底座；所述电机连接成型平台；所述升降柱固定连接于底座；所述电机安装于升降柱实现电驱动升降并带动成型平台随其抬升或下降；所述底膜设置于液槽底部用于透光；所述液槽内盛放光敏树脂液体；所述控制器电连接显影掩膜屏幕、电机、存储器、UVLED光源模块、显示与操作单元；所述存储器存储导入的切片掩膜图像及打印参数；所述控制器读取存储器中处理后的切片掩膜图像及打印参数；所述控制器将打印参数设置为打印时的控制参数；
其中，用于执行如权利要求1中所述的步骤S135，所述控制器将添加噪点处理后的切片掩膜图像载入显影掩膜屏幕进行掩膜曝光；
或者，用于执行如权利要求3中所述的步骤S220-步骤S245，所述控制器读取存储器中第N-1层、第N层、第N+1层切片掩膜图像数据中第M排像素灰度值，由三层图像数据中第M排像素灰度值进行比较获取第N层切片掩膜图像数据中第M排的待处理像素坐标，对待处理像素进行灰度值随机赋值，由第N层图像中全部M排像素随机赋值结果拼接获取第N层赋值处理完成的图像数据，最后，所述控制器再将赋值处理完成的图像数据载入显影掩膜屏幕进行掩膜曝光；
所述控制器控制电机驱动成型平台按打印参数进行升降运动；用户通过显示与操作单元向控制器发出操作指令，使控制器响应指令并发出控制信号控制各受控单元完成指令动作，以实现人机交互操作；控制器向显示与操作单元输出信号和数据，使之显示3D模型切片掩膜预览图像、机器控制参数、系统设定选项和系统运行参数；所述控制器控制电机驱动成型平台按打印参数进行升降运动；所述控制器控制UVLED光源模块点亮或灭灯；所述UVLED光源模块发出紫外光及可见光透过显影掩膜屏幕中的掩膜图像和底膜对液槽内的光敏树脂进行曝光照射使其固化成型；所述成型平台用于在固化成型过程中附着固化成型后的模型成型树脂层使其不断提升生长直至3D打印完成；所述3D打印设备采用上升式LCD光固化3D打印机或下沉式LCD光固化3D打印机。
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