TWI690807B - 3d物件的內部顏色資訊刪除方法 - Google Patents

3d物件的內部顏色資訊刪除方法 Download PDF

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Abstract

一種3D物件的內部顏色資訊刪除方法，包括下列步驟：對匯入的3D物件進行物件切層處理，以取得至少兩個列印層的資料；對相鄰的上、下兩個列印層的資料進行比對；依據比對結果取得下列印層與上列印層的重疊區域；於下列印層的資料中刪除於重疊區域上的顏色資訊；及，依據刪除後的顏色資訊更新下列印層的資料。本發明在通過3D印表機進行3D物件的列印時，是依據處理後的資料進行各個列印層的列印動作，藉此可避免對3D物件的內部結構進行著色。

Description

3D物件的內部顏色資訊刪除方法
本發明涉及3D物件，尤其涉及一種3D物件的內部顏色資訊刪除方法。
有鑑於3D列印技術的成熟，以及3D印表機的體積縮小與價格降低，近年來3D印表機實以極快的速度普及化。而為了令列印完成的3D模型更容易被使用者所接受，部分廠商已研發出能夠列印全彩3D模型的3D印表機。
為了列印全彩3D模型，上述3D印表機所採用的3D物件中需包含物件資訊以及顏色資訊。而為了方便使用者進行較複雜的3D物件的編輯，部分軟體提供多個預先建構完成的從屬3D物件，使用者能夠通過對多個從屬3D物件的組合與編輯來快速建構所需的3D物件。
如圖1A及圖1B所示，分別為相關技術的3D物件組合前示意圖及3D物件組合後示意圖。如圖1A所示，使用者在操作一3D繪圖軟體時，可先匯入軟體內建或是使用者預先編輯完成的一第一從屬3D物件11及一第二從屬3D物件12，再將該二從屬3D物件11、12合併為所需的一3D物件1。圖1A中僅以該二從屬3D物件11、12為例，但該3D物件1的建構並不僅以兩個從屬3D物件為限。
於執行編輯動作時，使用者可分別對該二從屬3D物件11、12進行編輯後，再將編輯後的該二從屬3D物件11、12合併為該3D物件1，亦可先合併產生該3D物件1後，再對該3D物件1進行編輯。
如圖1B所示，若該第一從屬3D物件11位於頂部而該第二從屬3D物件12位於底部，則當該二從屬3D物件11、12合併後，該第二從屬3D物件12的一頂面121將位於合併後的該3D物件1的結構內部。因此，若該第二從屬3D物件12的該頂面121具有顏色，則該3D物件1的結構內部將會具有對應的顏色資訊。
當該3D印表機依據該3D物件1進行對應的一實體3D模型的列印動作時，將會對該頂面121所對應的結構進行著色。由於該3D模型的結構內部無法被使用者所看見(使用者只會看見該3D模型的外表面)，因此對該3D模型的結構內部進行著色實會造成墨水的浪費。再者，由於墨水為水性或油性，因此若對該3D模型的結構內部進行著色，將會減弱列印完成的該3D模型的結構強度。
本發明提供一種3D物件的內部顏色資訊刪除方法，刪除3D物件的內部的顏色資訊，使得3D印表機在列印3D物件時可不必對內部結構進行著色。
於本發明的一實施例中，該方法主要包括下列步驟：對匯入的一3D物件進行一物件切層處理，以取得至少兩個列印層的資料；對相鄰的上、下兩個列印層的資料進行比對；依據比對結果取得一下列印層與一上列印層的一 重疊區域；於該下列印層的資料中刪除於該重疊區域上的顏色資訊；及，依據刪除後的該顏色資訊更新該下列印層的資料。
與相關技術相比，本發明在執行3D物件的切層處理時將相鄰的兩個列印層於重疊區域上的顏色資訊刪除，使得3D印表機在列印3D物件所對應的實體3D模型時，不會對3D模型的內部結構進行著色。如此一來，可有效提高3D模型的結構強度，並且減少多餘墨水的浪費。
1、2:3D物件
11、21:第一從屬3D物件
12、22:第二從屬3D物件
121、221:頂面
222:重疊區域
3:列印層
30:重疊區域
31:下列印層
32:上列印層
4:三角面
41:第一三角面
42:第二三角面
43:第三三角面
44:第四三角面
5:修改後三角面
51:第一修改後三角面
52:第二修改後三角面
53:第三修改後三角面
54:第四修改後三角面
S10~S22:刪除步驟
S30~S42:刪除步驟
S50~S62:刪除步驟
圖1A為相關技術的3D物件組合前示意圖。
圖1B為相關技術的3D物件組合後示意圖。
圖2為本發明的一具體實施例的內部顏色刪除流程圖。
圖3A為本發明的一具體實施例的第一重疊示意圖。
圖3B為本發明的一具體實施例的第二重疊示意圖。
圖4為本發明的另一具體實施例的內部顏色刪除流程圖。
圖5A為本發明的一具體實施例的第一顏色資訊示意圖。
圖5B為本發明的一具體實施例的第二顏色資訊示意圖。
圖5C為本發明的一具體實施例的第三顏色資訊示意圖。
圖6為本發明的又一具體實施例的內部顏色刪除流程圖。
茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。
本發明的各個實施例揭露了一種3D物件的內部顏色資訊刪除方法(下面簡稱為該方法)，該方法主要運用於一電腦設備或一3D印表機，其中該電腦設備與該3D印表機可位置本地端或雲端。
該方法是藉由該電腦設備或該3D印表機的一處理器對一待使用的3D物件進行前置處理。具體地，在該3D印表機依據該3D物件列印對應的一實體3D模型前，可藉由該前置處理刪除存在於該3D物件的結構內部的顏色資訊，並僅保留存在於該3D物件的外表面上的顏色資訊。在該3D印表機執行列印動作時，將依據處理後的該3D物件進行列印，藉此可有效減少多餘墨水的浪費，同時可提昇列印完成的該3D模型的結構強度。
首請參閱圖2，為本發明的一具體實施例的內部顏色刪除流程圖。如圖2所示，於一實施例中，是由該處理器先對匯入的一3D物件進行一物件切層處理，以將該3D物件切割成複數個列印層，並分別取得該複數列印層的資料(步驟S10)。上述該物件切層處理屬於本技術領域的公知技術，於此不再贅述。
於本實施例中，該3D物件可由使用者所編輯，並且可由至少兩個從屬3D物件合併而成(如圖1A及圖1B所示)，但不加以限定。
接著，該處理器對該複數列印層中的一下列印層與相鄰的一上列印層進行比對(步驟S12)，並且依據比對結果取得該下列印層與該上列印層的一重疊區域(步驟S14)。舉例來說，該處理器可對該複數列印層中的第一層與第二層進行比對，並取得該第一層與該第二層的一重疊區域，或是對該複數列印層中的第二層與第三層進行比對，並取得該第二層與第三層的一重疊區域，以此類推。
該步驟S14後，該處理器進一步於該下列印層的資料中刪除於該重疊區域上的顏色資訊(步驟S16)。惟，若該下列印層的資料中顯示該下列印層中不包含任何的顏色資訊，或該下列印層於該重疊區域上不包含任何的顏色資訊，則該步驟S16亦可不被該處理器所執行。
具體地，本發明主要是在一列印層上堆疊有其他列印層，並且該二相鄰的列印層具有部分重疊時，於下列印層上刪除重疊區域中的顏色資訊。然而，當兩個相鄰的列印層的輪廓部分有重疊時，該處理器將會於該重疊區域中保留屬於該3D物件的一外表面部分的該顏色資訊。如此一來，可在刪除該3D物件的結構內部的顏色資訊的同時，維持該3D物件的該外表面部分的顏色完整。
值得一提的是，本發明主要是通過相鄰的兩個列印層的比對來判斷是否有需要刪除的顏色資訊，因此該處理器只要取得相鄰的兩個列印層的資料後，就可以進行上述比對動作。
於一實施例中，該處理器於該步驟S10中可以直接完成該3D物件的所有切層動作，以取得該3D物件的所有列印層的資料後(例如將該3D物件切割成一百層或一千層)，再執行該步驟S12，以進行兩兩相鄰的列印層的比對。於另一實施例中，該處理器於該步驟S10中可先完成兩次切層動作並取得兩個列印層的資料，接著執行該步驟S12以進行兩個相鄰的列印層的比對，並於比對完成後再進行下一次的切層動作。惟，上述皆僅為本發明的具體實施例，不應以此為限。
該步驟S16後，該處理器即可依據刪除後的該顏色資訊來更新並儲存該下列印層的資料(步驟S18)。其中，於更新後的資料中，即已不包含該下列印層於該重疊區域中的顏色資訊。
該步驟S18後，該處理器判斷該3D物件的該複數列印層是否皆已處理完畢(步驟S20)，並且，於該3D物件的該物件切層處理尚未完成，或是該複數列印層中的任兩個相鄰列印層尚未全部比對完成前，重覆執行該步驟S10至該步驟S18，以刪除所有列印層在與其他列印層的重疊區域(即，屬於該3D物件的結構內部)上的顏色資訊。
若該處理器判斷該3D物件的該複數列印層已全部處理完畢，則可匯出更新並儲存後的資料，以藉由該3D印表機來依據該資料進行該3D物件所對應的一實體3D模型的列印動作(步驟S22)。
參閱圖3A及圖3B，分別為本發明的一具體實施例的第一重疊示意圖及第二重疊示意圖。如圖3A所示，使用者於操作一3D繪圖軟體時，可預先編輯或載入一第一從屬3D物件21及一第二從屬3D物件22。於一實施例中，使用者可對該二從屬3D物件21、22分別進行編輯後，再將編輯後的該二從屬3D物件21、22合併為所需的一3D物件2。於另一實施例中，該使用者亦可先將該二從屬3D物件合併成所需的該3D物件2後，再直接對該3D物件2進行編輯。本實施例中係以該二從屬3D物件21、22為例，但該從屬3D物件的數量實不以兩個為限。
當使用者編輯完成後，該處理器可對該3D物件2進行上述物件切層處理，以得到多個列印層3的資料。當一3D列印機進行列印時，主要是依 據該些列印層3的資料逐層列印該些列印層3，藉此由該些列印層3來堆疊形成該3D物件2所對應的一實體3D模型。
具體地，由於該二從屬3D物件21、22是兩個獨立的物件，並依據使用者的需求而加以合併。該二從屬3D物件21、22的連接處原本為各該從屬3D物件21、22的外表面部分，因此可能會有具有顏色資訊(例如該第一從屬3D物件21的一頂面221具有顏色資訊)。本發明的各個實施例的其中一目的，即為刪除各該從屬3D物件21、22於連接處(即，重疊部位)的顏色資訊，藉以達到避免墨水的浪費，並強化列印完成的3D模型的結構強度的效果。
如圖3B所示，該處理器在執行該物件切層處理時，除了產生該複數列印層3外，還對兩兩相鄰的列印層3進行比對。具體地，該處理器是將該複數列印層3中的每一個下列印層31及與其相鄰的一上列印層32進行比對，並找出該下列印層31與該上列印層32的一重疊區域222。於本實施例中，該下列印層31上具有顏色資訊，因此該處理器會在比對後找出該下列印層31與該上列印層32的該重疊區域222，並刪除該下列印層31於該重疊區域222上的顏色資訊，再據以更新該下列印層31的相關資料。
本實施例中，該上列印層32沒有完全覆蓋該下列印層31。該下列印層31於該重疊區域222以外的部分可能為該3D物件2的外表面部分，因此該處理器將會予以保留而不刪除。
於另一實施例中，該上列印層32的面積可能大於該下列印層31的面積，並且該上列印層32可能完全覆蓋該下列印層31。於此情況下，該處理器會將該下列印層31的頂面(即，與該上列印層32的連接處)的顏色資訊全部刪除。
具體地，當一3D印表機在列印該3D物件2時，是依據更新後的資料來對該下列印層31進行著色，因此該3D印表機不會對該下列印層31於該重疊區域222上的部位進行著色動作。如此一來，可有效避免墨水的浪費，同時提昇列印完成的3D模型的結構強度。
參閱圖4，為本發明的另一具體實施例的內部顏色刪除流程圖。圖4是用以更詳細地說明圖2所示的刪除流程。
圖4所示的實施例是運用於上述電腦設備或3D印表機。該電腦設備或該3D印表機的該處理器首先對匯入的一3D物件進行一物件切層處理，以分別產生多個列印層的輪廓連接資訊(步驟S30)。
並且，該處理器還對該3D物件進行一影像切層處理，以分別產生各該列印層的顏色列印資訊(步驟S32)。
具體地，各該列印層分別對應至一個該輪廓連接資訊以及一個該顏色列印資訊，也就是說在該物件切層處理以及該影像切層處理完成後，該輪廓連接資訊的數量、該顏色列印資訊的數量以及該列印層的數量相同。於進行列印時，該3D印表機是依據該些輪廓連接資訊來列印該3D物件所對應的一實體3D模型的本體，並依據該些顏色列印資訊來對該實體3D模型的本體進行著色。
接著，該處理器將該複數列印層中的一下列印層與相鄰的一上列印層進行比對。具體地，該處理器將該下列印層的該輪廓連接資訊與該上列印層的該輪廓連接資訊進行比對(步驟S34)，以取出該下列印層的該輪廓連接資訊與該上列印層的該輪廓連接資訊的一交集，並以該交集來確定該重疊區域(步驟 S36)。換句話說，該下列印層與該上列印層若有部分相同或完全相同的列印路徑，則該相同部分即為該重疊區域。
該步驟S36後，該處理器依據該重疊區域修改與更新該下列印層的該顏色列印資訊，以於該下列印層的該顏色列印資訊中刪除於該重疊區域上的顏色(步驟S38)。具體地，於該步驟S38中，該處理器主要是對該下列印層的該顏色列印資訊進行一影像識別與編輯程序，以於讀出該顏色列印資訊的影像內容後，再對該影像內容進行編輯後(即，於該影像內容中刪除於該重疊區域上的顏色)。
該步驟S38後，該處理器依據編輯後的顏色來更新該下列印層的該顏色列印資訊。
該步驟S38後，該處理器判斷該3D物件的該複數列印層是否皆已處理完畢(步驟S40)，並且，於該複數列印層中的任兩個相鄰列印層尚未全部比對完成前，重覆執行該步驟S30至該步驟S38，以刪除所有列印層在與其他列印層的重疊區域上的顏色。
若該處理器判斷該3D物件的該複數列印層已全部處理完畢，則可匯出或暫存更新後的該些輪廓連接資訊與該些顏色列印資訊，以藉由該3D印表機來依據該些輪廓連接資訊與該些顏色列印資訊進行該3D物件所對應的一實體3D模型的列印動作(步驟S44)。
一般來說，於一3D物件的建模過程中，該處理器主要是將該3D物件的外表面視為多個多邊形面的組合(例如三角面或四角面等)。於對該3D物件進行顏色資訊的計算時，該處理器主要是藉由對該多個多邊形面的顏色的設定，來決定該3D物件整體的顏色資訊。
續請參閱圖5A至圖5C，分別為本發明的一具體實施例的第一顏色資訊示意圖，第二顏色資訊示意圖及第三顏色資訊示意圖。於圖5A至圖5C中，是以將一3D物件的外表面視為多個三角面為例來舉例說明，但並不以三角面為例。
圖5A是以該3D物件的其中一個列印層3為例，進行示意說明。如圖5A所示，該列印層3呈現一L型的形狀，但對於該處理器來說，該列印層3是由多個三角面4所組成。於圖5A的實施例中，該列印層3是由平行於一切層平面(圖未標示)的一第一三角面41、一第二三角面42、一第三三角面43及一第四三角面44所組成。因此，該處理器是通過對各該三角面4的顏色的設定來決定該列印層3整體的顏色資訊。於其他實施例中，該些三角面4不一定平行於該切層平面。
如圖5B所示，若該列印層3與相鄰且位於上層的另一列印層具有一重疊區域30，則該處理器會在比對後，對各該三角面4進行編輯，以於各該三角面4中刪除與該重疊區域30有所重疊的部分的顏色資訊，並產生修改後三角面5。於圖5B的實施例中，該修改後三角面5包括一第一修改後三角面51、一第二修改後三角面52、一第三修改後三角面53及一第四修改後三角面54。
如圖5C所示，該些修改後三角面5已去除了於該重疊區域30上的顏色資訊(成為非標準三角面)。本實施例中，該處理器主要是由該些修改後三角面5的顏色資訊來決定該列印層3整體的顏色資訊。
續請參閱圖6，為本發明的又一具體實施例的內部顏色刪除流程圖。圖6是通過另一具體的實施例來更詳細地說明圖2所示之刪除流程。
圖6所示的實施例是運用於前述電腦設備或3D印表機。該電腦設備或該3D印表機的該處理器首先對匯入的一3D物件進行一物件切層處理，以分別產生多個列印層的輪廓連接資訊(步驟S50)。並且，如前文中所述，各該列印層是分別由多個多邊形面所構成。
該步驟S50後，該處理器對該複數列印層中的一下列印層及相鄰的一上列印層進行比對。具體地，該處理器將該下列印層的該輪廓連接資訊與該上列印層的該輪廓連接資訊進行比對(步驟S52)，以取出該下列印層的該輪廓連接資訊與該上列印層的該輪廓連接資訊的一交集，並以該交集來確定該重疊區域(步驟S54)。
該步驟S54後，該處理器依據該重疊區域修改該下列印層的該多個多邊形面的輪廓(步驟S56)，並且再依據修改後的該多個多邊形面來對該下列印層執行一影像切層處理，以產生該下列印層的顏色列印資訊(步驟S58)。
值得一提的是，於圖4的實施例中，該處理器是先執行該影像切層處理以產生該下列印層的該顏色列印資訊後，再藉由該影像識別及編輯程序對該顏色列印資訊進行修改，以於該顏色列印資訊中刪除於該重疊區域上的顏色。換句話說，於圖4的實施例中執行的刪除步驟，屬於對影像的編輯行為。
於圖6的實施例中，該處理器是先對該下列印層的多個多邊形面的輪廓進行修改，以刪除於該重疊區域上的資訊後，再依據修改後的多邊形面來對該下列印層執行該影像切層處理並產生該顏色列印資訊。如此一來，該處理器所產生的該顏色列印資訊中，將自始不存在於該重疊區域上的顏色資訊。換句話說，於圖6的實施例中執行的刪除步驟，屬於對該3D物件的列印路徑的編輯行為。
值得一提的是，於一實施例中，該處理器可以在一個列印層的多個多邊形面的輪廓修改完成後，即執行一次該影像切層處理，以為該列印層產生對應的該顏色列印資訊。於另一實施例中，該處理器亦可在所有列印層的多個多邊形面的輪廓皆修改完成後，再執行該影像切層處理，以同時為所有列印層分別產生該顏色列印資訊，不加以限定。
該步驟S58後，該處理器判斷該3D物件的該複數列印層是否皆已處理完畢(步驟S60)，並且，於該複數列印層中的任兩個相鄰列印層尚未全部比對完成前，重覆執行該步驟S50至該步驟S58，以通過修改後的資訊來產生所有列印層的顏色列印資訊。
若該處理器判斷該3D物件的該複數列印層已全部處理完畢，則可匯出或暫存該些輪廓連接資訊與該些顏色列印資訊，以藉由該3D印表機來依據該些輪廓連接資訊與該些顏色列印資訊進行該3D物件所對應的一實體3D模型的列印動作(步驟S62)。
通過該方法，該處理器可預先將位於一3D物件的內部結構上的顏色資訊刪除。當一3D印表機依據該3D物件列印對應的一實體3D模型時，可避免對該3D模型的內部進行著色，如此一來可有效避免多餘墨水的浪費，並且提昇3D模型的結構強度。
以上所述僅為本發明之較佳具體實例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。
S10~S22:刪除步驟

Claims (10)

  1. 一種3D物件的內部顏色資訊刪除方法，包括：a)由一處理器對匯入的一3D物件進行一物件切層處理，以取得複數列印層的資料；b)由該處理器自動對一下列印層與相鄰的一上列印層進行比對，並依據比對結果取得該下列印層與該上列印層的一重疊區域；c)由該處理器自動於該下列印層的資料中刪除於該重疊區域上的顏色資訊；及d)該處理器於該複數列印層中的任兩個相鄰列印層皆比對完成前重覆執行該步驟b與該步驟c。
  2. 如請求項1所述的3D物件的內部顏色資訊刪除方法，其中該步驟c進一步於該重疊區域中保留屬於該3D物件的一外表面部分的該顏色資訊。
  3. 如請求項2所述的3D物件的內部顏色資訊刪除方法，其中該步驟a之後更包括一步驟a1：對該3D物件進行一影像切層處理，以分別產生各該列印層的顏色列印資訊。
  4. 如請求項3所述的3D物件的內部顏色資訊刪除方法，其中該步驟a於該物件切層處理後分別產生各該列印層的輪廓連接資訊，並且該步驟b是取得該下列印層的該輪廓連接資訊以及該上列印層的該輪廓連接資訊的一交集，並以該交集確定該重疊區域。
  5. 如請求項3所述的3D物件的內部顏色資訊刪除方法，其中該步驟c是對該下列印層的該顏色列印資訊進行一影像識別與編輯程序，以於該顏色列印資訊中刪除於該重疊區域上的顏色。
  6. 如請求項2所述的3D物件的內部顏色資訊刪除方法，其中該步驟a是由該處理器對該3D物件進行該物件切層處理，以分別產生各該列印層的輪廓連接資訊，其中各該列印層分別由多個多邊形面所構成。
  7. 如請求項6所述的3D物件的內部顏色資訊刪除方法，其中該多邊形面為三角面。
  8. 如請求項6所述的3D物件的內部顏色資訊刪除方法，其中該步驟b是取得該下列印層的該輪廓連接資訊與該上列印層的該輪廓連接資訊的一交集，並以該交集確定該重疊區域。
  9. 如請求項6所述的3D物件的內部顏色資訊刪除方法，其中該步驟c是依據該重疊區域修改該下列印層的該多個多邊形面的輪廓，並依據修改後的該多個多邊形面對該下列印層執行一影像切層處理以產生該下列印層的顏色列印資訊。
  10. 一種3D物件的內部顏色資訊刪除方法，包括：a)由一處理器對匯入的一3D物件進行一物件切層處理，以分別產生多個列印層的輪廓連接資訊，其中各該列印層分別由多個三角面構成；b)由該處理器自動取得一下列印層的該輪廓連接資訊與相鄰的一上列印層的該輪廓連接資訊的一交集，並以該交集確定該下列印層與該上列印層的一重疊區域；c)由該處理器自動依據該重疊區域修改該下列印層的該多個三角面的輪廓，以刪除該多個三角面於該重疊區域上的資訊；d)依據修改後的該多個三角面對該下列印層執行一影像切層處理，以產生該下列印層的顏色列印資訊；及 e)該處理器於該複數列印層中的任兩個相鄰列印層皆比對完成前重覆執行該步驟b至該步驟d。
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