一种三维薄壁模型网格表面纹理合成方法与流程

本发明涉及三维模型构建领域，尤其涉及一种三维薄壁模型网格表面纹理合成方法。

背景技术：

1、随着三维打印制造技术的不断发展，人们对节能、降耗、快速的制造要求越来越高，以减重、高性能为目标的轻量化结构受到人们越来越多的关注。由于三维模型的数据较大且传输时间长，导致三维模型在可视化界面中的展示存在卡顿，因此需要对三维模型进行轻量化处理。

2、目前基于三维打印技术的轻量化结构的生成方法主要有以下两类：第一类是模型在进行切片处理之前采用几何实体建模进行轻量化结构的设计，如在模型内部设计复杂的孔洞或桁架结构。第二类是模型在进行切片处理之后的扫描路径规划，通过在切层内部填充一些规整的网状路径(如蜂窝状扫描路径、菱形扫描路径、分形扫描路径)来实现轻量化结构的打印。第一类方法实现复杂，且仅适用于部分三维 打印工艺。而对于第二类方法，当分形曲线的单位步长较大时，将导致相邻路径上的丝材互不搭接，打印模型的强度较低。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供了一种三维薄壁模型网格表面纹理合成方法，构建具有多孔结构的三维薄壁模型进行轻量化处理，去除模型多余的材料，可以有效减少3d打印耗材的使用。包括：

2、步骤1，获取待处理的三维薄壁模型及用户创建的纹理元素平面网格；

3、步骤2，所述纹理元素为单一纹理元素时，采用体素化网格顶点下采样方法，对所述三维薄壁模型的顶点进行下采样，将采样点作为所述纹理元素在所述三维薄壁模型上的初始化位置；所述纹理元素为多元纹理元素时，点集化所述多元纹理元素并建立点集的连通域，采用基于离散元素纹理的样本纹理合成算法，根据所述点集的邻域信息，确定所述点集在所述三维薄壁模型上的初始化位置，得到多元纹理元素初始化合成位置；

4、步骤3，分别创建用于测量纹理元素的分布质量的单一纹理元素分布函数和多元纹理元素分布函数；

5、步骤4，通过矩阵空间姿态变换，将纹理元素变换到所述三维薄壁模型对应的初始化位置的切平面；沿该切平面的法向量，将纹理元素的顶点集投影到所述三维薄壁模型表面。

6、本发明提供的一种三维薄壁模型网格表面纹理合成方法，创建一个具有美观性的纹理元素平面网格，并进行预处理。将创建的纹理元素平面网格进行了分类研究，针对创建的单一纹理元素平面网格，研究了基于体素化网格顶点下采样纹理合成算法，实现了单一纹理元素在薄壁模型表面的合成；针对创建的多元纹理元素平面网格，研究了基于离散元素纹理的多元纹理元素合成算法，实现了多元纹理元素在薄壁模型表面的合成。根据薄壁模型初始位置及其属性信息，将纹理元素单元映射到薄壁模型表面，为后续轻量化研究做准备。使用elbow、wrist和foot支具实例验证算法的有效性与准确性，结果表明，算法稳定，支具模型表面纹理元素合成效果符合预期。

技术特征：

1.一种三维薄壁模型网格表面纹理合成方法，其特征在于，所述纹理合成方法包括：

2.根据权利要求1所述的纹理合成方法，其特征在于，所述步骤2中所述纹理元素为单一纹理元素时，对所述三维薄壁模型的顶点进行下采样的过程包括：

3.根据权利要求1所述的纹理合成方法，其特征在于，所述步骤2中所述纹理元素为单一纹理元素时，得到各个所述纹理元素的初始化位置之后还包括：

4.根据权利要求3所述的纹理合成方法，其特征在于，所述步骤3中创建所述单一纹理元素分布函数的过程包括：

5.根据权利要求1所述的纹理合成方法，其特征在于，所述步骤2中所述多元纹理元素的连通域的创建过程包括：

6.根据权利要求1所述的纹理合成方法，其特征在于，所述步骤2中得到多元纹理元素初始化合成位置的过程包括：

7.根据权利要求6所述的纹理合成方法，其特征在于，所述步骤213'中采用邻域比较法度量邻域和之间的匹配度，包括：

8.根据权利要求1所述的纹理合成方法，其特征在于，所述步骤3中的所述多元纹理元素分布函数为：

9.根据权利要求1所述的纹理合成方法，其特征在于，所述步骤4中纹理元素空间姿态变换算法过程包括：

10.根据权利要求1所述的纹理合成方法，其特征在于，所述步骤4之后还包括：

技术总结
本发明涉及一种三维薄壁模型网格表面纹理合成方法，将创建的纹理元素平面网格进行了分类研究，针对创建的单一纹理元素平面网格，研究了基于体素化网格顶点下采样纹理合成算法，实现了单一纹理元素在薄壁模型表面的合成；针对创建的多元纹理元素平面网格，研究了基于离散元素纹理的多元纹理元素合成算法，实现了多元纹理元素在薄壁模型表面的合成。根据薄壁模型初始位置及其属性信息，将纹理元素单元映射到薄壁模型表面，为后续轻量化研究做准备。使用elbow、wrist和foot支具实例验证算法的有效性与准确性，结果表明，算法稳定，支具模型表面纹理元素合成效果符合预期。

技术研发人员：李锋,刘朋,黄加涛,童亚
受保护的技术使用者：武汉必盈生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15