本发明涉及一种彩色3d物件，尤其涉及彩色3d物件的颜色补偿方法。
背景技术：
有鉴于3d打印技术的成熟，以及3d印表机的体积缩小与价格降低，近年来3d印表机实以极快的速度普及化。为了令打印完成的3d模型更容易被使用者所接受，部分厂商已研发出能够打印全彩3d模型的3d印表机。
上述3d印表机在打印时，主要是先喷射成型材以形成物件区块，接着于该物件区块上喷洒彩色墨水，以对该物件区块进行着色。藉此，可通过多个经着色的物件区块来堆叠成一全彩3d模型。
虽然该3d印表机可用以打印各种形状的3d模型，惟，该3d印表机在喷洒彩色墨水时主要是由上往下垂直喷洒，因此若一3d模型上具有一个朝下倾斜的面，则该3d印表机对于该面的着色动作会较为不易
承上所述，若一个面朝下倾斜，则该面所对应的该物件区块也会具有一斜度，因此该3d印表机在对该物件区块进行着色时，该物件区块只有上半部会沾染到该3d印表机喷洒出的墨水。如此一来，着色后的该物件区块的颜色将会比该3d模型实际的颜色来得淡。
再者，由于该斜度的存在，该3d印表机在对该物件区块进行着色时容易有上色不均匀的问题产生，进而严重影响打印完成的该全彩3d模型的外观。
技术实现要素：
本发明提供一种彩色3d物件的颜色补偿方法，可对3d物件上具有特定倾斜角度的面的颜色进行补偿。
于本发明的一实施例中，彩色3d物件的颜色补偿方法主要包括下列步骤：
a)由一处理器汇入一3d物件；
b)对该3d物件进行一物件切层处理，以产生多个打印层的物件打印路径信息；
c)对该3d物件进行一影像切层处理，以产生多个打印层的颜色打印信息；
d)对该些颜色打印信息进行一补偿处理，以产生多个更新后颜色打印信息，其中该些更新后颜色打印信息中补偿了该3d物件上的一倾斜面的颜色，该倾斜面的一倾斜角度落于一特定范围内；及
e)由一储存单元储存该多个物件打印路径信息为多个路径文件，并储存该多个更新后颜色打印信息为多个影像文件。
如上所述，其中该特定范围为大于0度并小于90度。
如上所述，其中该处理器以3d物件上任一个法向量朝下的面为该倾斜面。
如上所述，其中该步骤d包括下列步骤：
d1)取得该倾斜面上的各个着色点所属的一三角面；
d2)取得该三角面的一法向量；
d3)依据该法向量计算该三角面相对于一水平面的一角度，其中该角度等于该倾斜面的该倾斜角度；及
d4)于该角度落于该特定范围内时，依据该角度对各该着色点的颜色进行该补偿处理。
如上所述，其中该法向量为n(nx,ny,nz)，该角度为
如上所述，其中该些颜色打印信息分别记录各该着色点的青色(cyan)信息、洋红色(magenta)信息、黄色(yellow)信息及黑色(black)信息。
如上所述，其中该步骤d4分别依据一第一公式、一第二公式、一第三公式及一第四公式对各该着色点的颜色进行该补偿处理，该第一公式为：c’＝a＊c+b＊t+c，该第二公式为：m’＝a＊m+b＊t+c，该第三公式为：y’＝a＊y+b＊t+c，该第四公式为：k’＝a＊k+b＊t+c，其中a、b及c为补偿系数，t为该角度，c为该青色信息，c’为一补偿后青色信息，m为该洋红色信息，m’为一补偿后洋红色信息，y为该黄色信息，y’为一补偿后黄色信息，k为该黑色信息，k’为一补偿后黑色信息。
如上所述，其中该青色信息、该洋红色信息、该黄色信息及该黑色信息分别记录0至100的数值，并且该第一公式为：c’＝min(a＊c+b＊t+c,100)，该第二公式为：m’＝min(a＊m+b＊t+c,100)，该第三公式为：y’＝min(a＊y+b＊t+c,100)，该第四公式为：k’＝min(a＊k+b＊t+c,100)。
如上所述，其中更包括：
f)依据该多个路径文件控制一3d印表机的一3d喷头逐层打印各该打印层的一切层物件；及
g)依据该多个影像文件控制该3d印表机的一2d喷头分别对相同打印层的该切层物件进行着色。
如上所述，其中该3d印表机为熔融沉积成型(fuseddepositionmodeling,fdm)式3d印表机。
相较于相关技术所采用的技术方案，本发明的各个实施例可对3d物件上的一或多个倾斜面的颜色进行补偿，避免因3d物件上的任一个面因朝下倾斜而难以着色，造成打印完成的3d模型的颜色太淡或着色不均匀的问题。
附图说明
图1为本发明的一实施例的3d印表机示意图；
图2为本发明的一实施例的切层与打印流程图；
图3a为本发明的一实施例的第一倾斜面示意图；
图3b为本发明的一实施例的第二倾斜面示意图；
图4为3d物件示意图；
图5为本发明的一实施例的倾斜角度示意图；
图6为本发明的一实施例的颜色补偿流程图。
其中，附图标记：
1…3d印表机；
11…打印平台；
12…3d喷头；
13…2d喷头；
14…控制杆；
2、4、6…3d物件；
3…第一倾斜面；
31…第一三角面；
32…第二三角面；
5…第二倾斜面；
51…第三三角面；
52…第四三角面；
61…三角面；
t…倾斜角度；
s10～s22、s120～s122、s140～s144…切层与打印步骤；
s30～s38…补偿步骤。
具体实施方式
兹就本发明的一较佳实施例，配合图式，详细说明如后。
本发明揭露了一种彩色3d物件的颜色补偿方法(下面将简称为该方法)，该方法主要运用于同时配置有用于喷射成型材的喷头以及喷射彩色墨水的喷头，而可打印全彩3d模型的3d印表机。
参阅图1，为本发明的一实施例的3d印表机示意图。图1的实施例公开了一种3d印表机(下面简称为该印表机1)，该印表机1具有一打印平台11，该打印平台11上方配置有用以喷射成型材以打印3d物件的一3d喷头12，以及用以喷射不同颜色的墨水以对3d物件进行着色的一2d喷头13。
该2d喷头13可为现有平面印表机所采用的墨水喷头，该墨水喷头连接储存有不同颜色的墨水的多个墨水匣。于一实施例中，该2d喷头13可连接至少四个墨水匣，该四个墨水匣分别储存青色(cyan)墨水、洋红色(magenta)墨水、黄色(yellow)墨水及黑色(black)墨水。
于图1的实施例中，该印表机1是以热熔融沉积(fuseddepositionmodeling,fdm)式3d印表机为例，该3d喷头12采用的成型材为具热塑性的线材。
于图1的实施例中，该3d喷头12与该2d喷头13是设置于同一控制杆14上。具体地，该3d喷头12与该2d喷头13是分别设置于该控制杆14一侧的相对两面，并且该印表机1藉由控制该控制杆14来分别移动该3d喷头12与该2d喷头13。于其他实施例中，该印表机1亦可设置多个控制杆，并通过不同的控制杆来分别设置并控制该3d喷头12与该2d喷头13。
该印表机1于进行打印时，主要是控制该3d喷头12于该打印平台11上逐层打印一彩色3d物件的各个打印层的切层物件，并且控制该2d喷头13对打印完成的各个切层物件进行着色。值得一提的是，该2d喷头13主要是对各个切层物件的轮廓进行着色。
请同时参阅图2，为本发明的一实施例的切层与打印流程图。具体地，图2揭露了由该印表机1或与该印表机1连接的一电脑设备(图未标示)的一处理器为进行颜色补偿处理所执行的多个补偿步骤，以及该印表机1依据补偿后的信息进行3d物件的打印与着色的多个打印步骤。
如图1所示，首先，由该印表机1或该电脑设备的该处理器汇入一3d物件(步骤s10)。该3d物件主要为一编辑完成的3d物件，当该印表机1依据该3d物件进行打印时，可打印出一实体的全彩3d模型。
在该3d物件汇入完成后，该处理器接着对该3d物件分别执行一3d物件处理程序(步骤s12)以及一2d影像处理程序(步骤s14)。于一实施例中，该处理器可先执行该3d物件处理程序再执行该2d影像处理程序，反之亦然。于其他实施例中，该处理器亦可藉由多工处理，同时执行该3d物件处理程序及该2d影像处理程序，不加以限定。
具体地，于该3d物件处理程序中，该处理器是对该3d物件进行一物件切层处理，以产生多个打印层的物件打印路径信息(步骤s120)。该些物件打印路径信息的数量相同于该多个打印层的数量，即，该3d物件的每一个打印层皆具有对应的一笔该物件打印路径信息。
接着，该处理器将该些物件打印路径信息储存为分别对应各该打印层的多个路径文件(步骤s122)。具体地，该处理器将该多个路径文件储存于该印表机1或该电脑设备的一储存单元中。于一实施例中，该处理器可通过连接端口将该多个路径文件储存于一可携式储存装置中。于另一实施例中，该处理器亦可藉由网路将该多个路径文件储存于云端的一数据库中。
于该2d影像处理程序中，该处理器是对该3d物件进行一影像切层处理，以产生多个打印层的颜色打印信息(步骤s140)。该些颜色打印信息的数量相同于该多个打印层的数量，即，该3d物件的每一个打印层皆具有对应的一笔该颜色打印信息。
于一实施例中，该些颜色打印信息的数量也相同于该些物件打印路径信息的数量，也就是说该3d物件的每一个打印层皆具有对应的一笔该物件打印路径信息及一笔该颜色打印信息。
该步骤s140后，该处理器进一步对该些颜色打印信息进行一补偿处理，以产生多个更新后颜色打印信息(步骤s142)。本实施例中，该些更新后颜色打印信息中已补偿了该3d物件上的一或多个倾斜面的颜色。更具体地，该些更新后颜色打印信息中已补偿了该3d物件上的一或多个朝下倾斜的倾斜面的颜色。
于一实施例中，上述该倾斜面的一倾斜角度落于一特定范围内。换句话说，该3d物件上可能具有多个倾斜面，其中倾斜角度没有落于该特定范围内的一或多个倾斜面(如图3a所示的倾斜面3)，其所对应的该些颜色打印信息将不会被该处理器所补偿；反之，倾斜角度落于该特定范围内的一或多个倾斜面(如图3b所示的倾斜面5)，其所对应的该些颜色打印信息将会被该处理器所补偿。
该步骤s142后，该处理器通过上述该储存单元、该可携式储存装置或该数据库将该些更新后颜色打印信息储存为分别对应各该打印层的多个影像文件(步骤s144)。
请参阅图3a，为本发明的一实施例的第一倾斜面示意图。图3a揭露了一3d物件2，该3d物件2上具有许多个面，下面将以该3d物件2上的一第一倾斜面3来进行说明。
请同时参阅图4，为一3d物件示意图。图4的实施例揭露了一3d物件6，并且由图4可看出，对于该处理器而言，该3d物件6的轮廓是由多个三角面61所组成，也就是说该3d物件6的轮廓与颜色都是通过对该些三角面61的设定来决定的。若该处理器要修改或补偿该3d物件6的轮廓与颜色，必须通过修改或补偿各该三角面61的轮廓与颜色来实现。关于上述三角面的技术特征属于3d绘图领域的公知技术，于此不再赘述。
于图3a的实施例中，该第一倾斜面3是一第一三角面31与一第二三角面32所构成，也就是说该第一倾斜面3的颜色是由该第一三角面31与该第二三角面32来决定的。另外，由图3a可看出，垂直于该第一倾斜面3的一法向量为n(nx,ny,nz)，并且该第一倾斜面3的该法向量朝向上方(也就是说该第一倾斜面3是一个朝上倾斜的面)。
由于该第一倾斜面3的该法向量朝上，故该印表机1在对该第一倾斜面3进行着色时，不会有因上色不易而造成颜色太淡或是着色不均匀的问题。于本实施例中，该第一倾斜面3属于该3d物件2上不需要调整的倾斜面。该处理器于上述该步骤s142中，不会对与该第一倾斜面3相关的该些颜色打印信息进行补偿。
请参阅图3b，为本发明的一实施例的第二倾斜面示意图。图3b揭露了另一3d物件4，该3d物件4上具有许多个面，下面将以该3d物件4上的一第二倾斜面5为例来进行说明。
于图3b的实施例中，该第二倾斜面5是一第三三角面51与一第四三角面52所构成，也就是说，该第二倾斜面5的颜色是由该第三三角面51与该第四三角面52来决定的。另外，由图3b可看出，垂直于该第二倾斜面5的一法向量为n(nx,ny,nz)，并且该第二倾斜面5的该法向量朝向下方(也就是说该第二倾斜面5是一个朝下倾斜的面)。
由于该第二倾斜面5的该法向量朝下，故该印表机1在对该第二倾斜面5进行着色时，将会产生因为上色不易而造成颜色太淡或是着色不均匀的问题。于本实施例中，该第二倾斜面5属于该3d物件4上需要被调整的倾斜面。该处理器于上述该步骤s142中，将会对与该第二倾斜面5相关的该些颜色打印信息进行补偿。
具体地，于一实施例中，一3d物件上的任何一个法向量朝下的面，皆会被该处理器视为需要被调整的倾斜面，而在执行该影像切层处理时进行颜色补偿。
请同时参阅图5，为本发明的一实施例的倾斜角度示意图。于一实施例中，该处理器在判断任一三角面61的一倾斜角度t时，主要是将该三角面61与由一x轴及一y轴构成的一水平面进行比较，其中该水平面的角度为0度。
进一步，于图5的实施例中，一z轴是与由该x轴及该y轴构成的该水平面呈垂直状态，其夹角为90度(即，
于另一实施例中，该处理器可依据实际进行打印的该印表机1的打印精准度而定，设定一容忍值(例如3度、5度等)。具体而言，若该印表机1的打印精准度较高，则在3度、5度的范围内，该印表机1仍不会产生上色不易的问题。于此实施例中，上述该特定范围可为大于3度并小于87度，或为大于5度并小于85度。惟，上述仅为一种具体实施范例，不应以此为限。
请再次参阅图3。于该步骤s12及该步骤s14后，该处理器即完成了该3d物件的切层程序以及颜色补偿程序。
该印表机1于实际打印时，可从该储存单元、该可携式储存装置或该数据库读取该路径文件，并依据该路径文件来控制该印表机1的该3d喷头12，以打印一个打印层(例如第一层)的该切层物件(步骤s16)。
并且，该印表机1可从该储存单元、该可携式储存装置或该数据库读取该影像文件，并于打印该切层物件的同时依据该影像文件控制该2d喷头13，以对相同打印层的该切层物件进行着色(步骤s18)。具体地，该印表机1于着色时，是依据该影像文件中的该颜色打印信息或该更新后颜色打印信息来控制该2d喷头13的出墨量，藉此调整该切层物件上的各个着色点的颜色。
于一个打印层的该切层物件打印完成并且着色完成后，该印表机1判断该3d物件所对应的一全彩3d模型是否已打印完成(步骤s20)。即，判断是否已完成了该3d物件的所有打印层的打印动作及着色动作。若该全彩3d模型尚未打印完成(即，目前打印的不是该3d物件的最后一个打印层)，则该印表机1进一步取得下一个打印层的该路径文件及该影像文件(步骤s22)，并且再次执行该步骤s16与该步骤s18，以进行下一个打印层的打印动作及着色动作，直到该全彩3d模型打印完成为止。
续请参阅图6，为本发明的一实施例的颜色补偿流程图。图6是对图2的该步骤s140如何进行补偿处理做进一步说明。
首先，该处理器在取得了该些颜色打印信息后，依据该些颜色打印信息取得该3d物件上的各个着色点所属的一三角面(步骤s30)，并且分别取得该些三角面的一法向量(步骤s32)。于下面的说明中，将以同一倾斜面上的多个着色点为例进行说明，并且该多个着色点属于同一个三角面。
该步骤s32后，该处理器依据该法向量计算该三角面相对于该水平面的一角度(步骤s34)，其中该角度相等于该倾斜面的该倾斜角度(即，上述的该倾斜角度t)。
具体地，于一实施例中，该三角面的该法向量为n(nx,ny,nz)，并且该处理器依据一角度计算公式计算该角度，其中该角度计算公式为：
接着，该处理器判断所计算的该角度是否落于预设的该特定范围内(步骤s36)，即，判断该倾斜面相对于该水平面是朝上倾斜还是朝下倾斜。于一实施例中，若该角度为大于0度并小于90度，则该处理器判断该角度落于该特定范围内，并且判断该倾斜面为朝下倾斜。反之，若该角度小于0度或是大于90度，则该处理器判断该角度没有落于该特定范围内，并且判断该倾斜面为朝上倾斜。
该步骤s36后，若该处理器判断该角度落于该特定范围内，则该处理器进一步依据该角度对各该着色点的颜色进行该补偿处理(步骤s38)。具体地，该处理器是对该些颜色打印信息中属于各该着色点的颜色信息进行补偿，并且主要是对该些颜色信息进行加深处理。
经实验证明，若以0度至90度做为该特定范围，则当该倾斜面的倾斜角度越大时(越接近90度)，该印表机1的着色越容易，因此该处理器对各该着色点的颜色信息所进行的补偿越小(即，该加深处理的程度越小)。反之，当该倾斜面的倾斜角度越小时(越接近0度)，该印表机1的着色越不易，因此该处理器对各该着色点的颜色信息所进行的补偿越大(即，该加深处理的程度越大)。
该些颜色打印信息分别记录各该着色点的青色(cyan)信息、洋红色(magenta)信息、黄色(yellow)信息及黑色(black)信息。于一实施例中，该处理器是依据一第一公式对各该着色点的该青色信息进行该补偿处理、依据一第二公式对各该着色点的该洋红色信息进行该补偿处理、依据一第三公式对各该着色点的该黄色信息进行该补偿处理，并依据一第四公式对各该着色点的该黑色信息进行该补偿处理。该第一公式、该第二公式、该第三公式及该第四公式可分别如下所示：
第一公式：c’＝a＊c+b＊t+c。
第二公式：m’＝a＊m+b＊t+c。
第三公式：y’＝a＊y+b＊t+c。
第四公式：k’＝a＊k+b＊t+c。
承上所述，其中a、b及c分别为一补偿系数，t为该倾斜角度，c为该青色信息，c’为一补偿后青色信息，m为该洋红色信息，m’为一补偿后洋红色信息，y为该黄色信息，y’为一补偿后黄色信息，k为该黑色信息，k’为一补偿后黑色信息。
上述该些补偿系数a、b及c是依据实际打印的该印表机1的打印精准度所设定的，不同的印表机可采用不同的补偿系数。
具体地，上述该青色信息、该洋红色信息、该黄色信息与该黑色信息主要是记录0至100的数值。该印表机1在对该些切层物件进行着色时，是分别依据该影像文件中的该青色信息、该洋红色信息、该黄色信息与该黑色信息来控制该2d喷头13对应青色墨水、洋红色墨水、黄色墨水及黑色墨水的出墨量。于一实施例中，数值为0时代表不出墨，数值为100时代表最大出墨量。
若该青色信息、该洋红色信息、该黄色信息与该黑色信息记录的是如上述的0至100的数值，则上述该些公式可另表示如下：
第一公式：c’＝min(a＊c+b＊t+c,100)。
第二公式：m’＝min(a＊m+b＊t+c,100)。
第三公式：y’＝min(a＊y+b＊t+c,100)。
第四公式：k’＝min(a＊k+b＊t+c,100)。
承上所述，其中min为取最小值，而100为该印表机1的该2d喷头13对于各种颜色墨水的最大出墨量。换句话说，该些调整后的颜色信息不会超出该印表机1的该2d喷头13的最大出墨量。
通过本发明的各个实施例所揭露的方法，可有效补偿3d物件上朝下倾斜的面的颜色，使得打印完成的全彩3d模型的颜色更为均匀与准确。
以上所述仅为本发明的较佳具体实例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的范围内，合予陈明。