一种个性化3D打印口罩支架的制备方法与流程

本发明涉及医疗防护技术领域，特别是涉及一种个性化3d打印口罩支架的制备方法。

背景技术：

现有技术中，口罩支架的制备方法一般采用开模加工生产，由于模具的限制，该方法生产的口罩支架无法与各使用者脸部贴合，舒适性较低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种个性化3d打印口罩支架的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种个性化3d打印口罩支架的制备方法，该方法包括以下步骤：

s13d打印模块接收用户终端发送的口罩支架使用者的脸部图像；

s2所述3d打印模块判断所述脸部图像是否符合预设的图像质量要求，若符合预设的图像质量要求，所述3d打印模块将所述脸部图像与数据库中预存的各标准脸部图像进行匹配，所述3d打印模块从所述数据库中调取与所述脸部图像匹配的标准脸部图像所对应的三维模型文件；

s3所述3d打印模块在预设的模型库中调取预设的口罩基础模型，将所述三维模型文件和所述口罩基础模型的数据均导入三维设计软件中，再利用所述三维设计软件将所述三维模型和所述口罩基础模型重叠并进行布尔运算，并设定运算条件，以生成完全贴合所述口罩支架使用者的口罩支架模型，同时保存为口罩支架模型文件；

s4所述3d打印模块将所述口罩支架模型文件导入与3d打印机匹配的切片软件中，将所述口罩支架模型文件的数据进行切片处理，生成所述3d打印机能够识别的打印格式文件，将所述打印格式文件输入到所述3d打印机中进行所述口罩支架模型的打印制造。

进一步地，所述制备方法还包括：

所述3d打印模块判断所述脸部图像不符合所述预设的图像质量要求时，所述3d打印模块向所述用户终端发送用于提示重新发送口罩支架使用者的脸部图像的提示信息。

进一步地，所述制备方法还包括：

所述脸部图像与数据库中预存的各标准脸部图像皆不匹配时，所述3d打印模块向所述用户终端发送用于提示暂时无法打印的提示信息。

在一种能够实现的方式中，所述运算条件为：舍弃所述三维模型的数据，保留所述口罩基础模型的数据。

在一种能够实现的方式中，所述3d打印机采用光固化3d打印技术。

进一步地，所述制备方法还包括：

s5进行后期处理组装，对打印完成的所述口罩支架模型进行打磨光洁化，去除不必要的支撑，得到最终的口罩支架，在所述口罩支架贴合使用者面部的位置粘附一层记忆海绵层，然后再将舒适面料粘贴在所述记忆海绵层上。

在一种能够实现的方式中，在所述口罩支架两侧的卡槽处安装固定于头部的弹力带，所述弹力带上安装有可调节松紧的卡扣。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明采集口罩支架使用者的脸部图像并生成三维模型，然后利用三维设计软件将三维模型和口罩基础模型进行对比，并进行布尔运算，快速生成口罩支架模型，再将口罩支架模型导入切片软件进行切片处理同时生成3d打印机能够识别的打印格式文件，并由3d打印机进行快速打印制造，从而实现防护口罩支架的快速定制，使得生产的口罩支架与使用者脸部更为贴合，提高使用的舒适性；本发明只需要用户上传脸部图像，就可以从数据库中直接调取与脸部图像匹配的标准脸部图像所对应的三维模型文件，一方面不需要现场对用户的脸部进行三维扫描，另一方面节省了处理图像以生成三维模型的步骤，提高了针对防护口罩支架的3d打印效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明一个示例性实施例的个性化3d打印口罩支架的制备方法的流程图。

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付出创造性劳动的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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种个性化3d打印口罩支架的制备方法，该方法包括以下步骤：

s13d打印模块接收用户终端发送的口罩支架使用者的脸部图像。

其中，所述的用户终端可以为手机、平板或者电脑。该用户终端与3d打印模块通信连接。

在一种实施方式中，三维模型文件的格式为stl格式。

进一步地，所述制备方法还包括：

所述3d打印模块判断所述脸部图像不符合所述预设的图像质量要求时，所述3d打印模块向所述用户终端发送用于提示重新发送口罩支架使用者的脸部图像的提示信息。用户可以根据该提示信息重新通过用户终端向3d打印模块发送新的口罩支架使用者的脸部图像。

其中，本实施例的用户可以为该口罩支架使用者，也可以不为口罩支架使用者。

s2所述3d打印模块判断所述脸部图像是否符合预设的图像质量要求，若符合预设的图像质量要求，所述3d打印模块将所述脸部图像与数据库中预存的各标准脸部图像进行匹配，所述3d打印模块从所述数据库中调取与所述脸部图像匹配的标准脸部图像所对应的三维模型文件。

在一种实施方式中，所述3d打印模块判断所述脸部图像是否符合预设的图像质量要求，包括：

判断所述脸部图像是否包含重要部位特征区域，所述重要部位特征包括鼻梁特征和眉眼特征，若包含，提取所述脸部图像的重要部位特征区域，判断各重要部位特征区域是否满足预设图像质量条件，若满足，判定该脸部图像符合预设的图像质量要求。

其中，所述预设图像质量条件为：

式中，si为第i个重要部位特征区域的灰度方差，m为脸部图像包含的重要部位特征区域的数量，st为预设的灰度方差阈值，ri为第i个重要部位特征区域的边缘锐度，rt为预设的边缘锐度阈值，f(mini＝1,…,mri-rt)为判断取值函数，当mini＝1,…,mri-rt>0时，f(mini＝1,…,mri-rt)＝1，当mini＝1,…,mri-rt≤0时，f(mini＝1,…,mri-rt)＝0；

其中，在计算灰度方差时，按照下列公式求取重要部位特征区域的灰度平均值：

式中，ρi(avg)为第i个重要部位特征区域的灰度平均值，ρij为第i个重要部位特征区域中的第j个像素点的灰度值，ni为所述第i个重要部位特征区域包含的像素点数量。

本发明实施例只对重要部位特征区域进行图像质量判断，使得对脸部图像的判断更适应3d打印口罩支架的要求，同时有利于提高对脸部图像质量进行判断的效率。本实施例根据灰度方差以及边缘锐度两个参考指标设计了预设图像质量条件，能够较好、快速地对脸部图像进行是否符合图像质量要求的判定。本实施例进一步改进的了灰度平均值的计算公式，使得灰度平均值的计算更加准确，进一步提高了对脸部图像进行图像质量判断的精度。

在一种实施方式中，所述3d打印模块将所述脸部图像与数据库中预存的各标准脸部图像进行匹配之前，先对所述脸部图像进行去噪处理，包括：

(1)确定所述脸部图像的噪声点；

(2)选取3×3滤波窗口对所有确定的噪声点进行滤波，实现所有噪声点的灰度值赋值，将3×3滤波窗口向待滤波的噪声点移动，直至所述待滤波的噪声点位于3×3滤波窗口的中心，按照下列公式对所述待滤波的噪声点进行滤波处理：

式中，ρx′为滤波处理时赋值给所述待滤波的噪声点的灰度值，mid(ρ1)表示当前位置滤波窗口中第一行灰度值的中值，max(ρ2)表示当前位置滤波窗口中第二行灰度值的最大值，min(ρ3)表示当前位置滤波窗口中第三行灰度值的最小值。

本实施例首先确定脸部图像的噪声点，然后采用设定的滤波处理公式对噪声点进行去噪，能够快速地确定赋给噪声点的灰度值，有利于在保留图像边缘信息的基础上提高去噪效率。

在一种实施方式中，若所述脸部图像中的像素点x满足下述公式，则该将该像素点2确定为噪声点：

式中，h(x)表示像素点x的通道值，hη(x)表示像素点x的邻近3x3区域内的第η个像素点的通道值，ht为设定平均通道值差阈值；

本实施例进一步设计了噪声点检测公式，根据像素点与其邻域像素点通道值的关系判断是否出现噪声点，实现了噪声点的快速检测。

进一步地，所述3d打印模块将所述脸部图像与数据库中预存的各标准脸部图像进行匹配时，具体看所述脸部图像的各重要部位特征区域是否与预存的各标准脸部图像所对应的重要部位特征区域是否匹配。图像匹配识别的方法可以通过现有技术的方法进行，本实施例不限定于此。

进一步地，所述制备方法还包括：

所述脸部图像与数据库中预存的各标准脸部图像皆不匹配时，所述3d打印模块向所述用户终端发送用于提示暂时无法打印的提示信息。

s3所述3d打印模块在预设的模型库中调取预设的口罩基础模型，将所述三维模型文件和所述口罩基础模型的数据均导入三维设计软件中，再利用所述三维设计软件将所述三维模型和所述口罩基础模型重叠并进行布尔运算，并设定运算条件，以生成完全贴合所述口罩支架使用者的口罩支架模型，同时保存为口罩支架模型文件。

其中，三维设计软件可以为autodeskmaya。

其中，口罩支架模型文件的格式为stl格式。

在一种实施方式中，所述的运算条件为舍弃三维模型的数据，以及保留口罩基础模型的数据。

s4所述3d打印模块将所述口罩支架模型文件导入与3d打印机匹配的切片软件中，将所述口罩支架模型文件的数据进行切片处理，生成所述3d打印机能够识别的打印格式文件，将所述打印格式文件输入到所述3d打印机中进行所述口罩支架模型的打印制造。

进一步地，所述制备方法还包括：

s5进行后期处理组装，对打印完成的所述口罩支架模型进行打磨光洁化，去除不必要的支撑，得到最终的口罩支架，在所述口罩支架贴合使用者面部的位置粘附一层记忆海绵层，然后再将舒适面料粘贴在所述记忆海绵层上。

在一种能够实现的方式中，在所述口罩支架两侧的卡槽处安装固定于头部的弹力带，所述弹力带上安装有可调节松紧的卡扣。

本发明上述实施例采集口罩支架使用者的脸部图像并生成三维模型，然后利用三维设计软件将三维模型和口罩基础模型进行对比，并进行布尔运算，快速生成口罩支架模型，再将口罩支架模型导入切片软件进行切片处理同时生成3d打印机能够识别的打印格式文件，并由3d打印机进行快速打印制造，从而实现防护口罩支架的快速定制，使得生产的口罩支架与使用者脸部更为贴合，提高使用的舒适性；本发明只需要用户上传脸部图像，就可以从数据库中直接调取与脸部图像匹配的标准脸部图像所对应的三维模型文件，一方面不需要现场对用户的脸部进行三维扫描，另一方面节省了处理图像以生成三维模型的步骤，提高了针对防护口罩支架的3d打印效率。

本实施例可以为花粉过敏者、雾霾防护、特殊呼吸疾病患者、医疗防护等相关类别的人群提供快捷的定制化口罩支架的制备方法。特别是对需要长时间佩戴口罩的医疗工作者及相关的工作人员定制一个匹配他们脸型的口罩支架，以减轻由于长时间佩戴口罩导致脸部产生的压迫型损害。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。