本发明涉及3d打印
技术领域：
：，尤其是涉及一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法、装置及系统。
背景技术：
：：3d打印技术通过逐层增材制造的方式生成3d物体，广泛地应用于工业、艺术、装饰、生活等领域。该技术首先通过计算机设计、扫描等方法获取打印物体的3d模型数据，并通过电脑辅助设计得到该3d模型的位置和颜色信息，然后逐层打印，将各层堆叠，直到整个固态物体模型成型，从而完成打印。现有的3d打印色彩呈现方法中，有的对不同比例混合的打印色料进行熔融混合，然后挤出至打印表面；有的将打印色料按照颜色要求进行预先混合，通过一个线型挤出头生产耗材，并利用单喷头进行逐层打印；还有的为侧立面染色法，需要分别打印染色外壳和辅助外壳。这些方法在打印过程中，需要根据不同目标颜色，不断进行目标色预混合，而且前一次的混合色在预混合器中可能会残留，进而影响下次颜色效果，或者颜色位置的打印精度无法达到较小体素的水平，打印结束后，需要溶解或剥离外壳，后处理过程复杂。这些3d打印方法大多为墨水直接混合呈色，存在颜色再现能力差、无法呈现大色域范围真彩色和渐变色等问题，导致色彩还原的精确度较低。并且，由于呈色方式的限制，现有3d打印的颜色呈现方法，不符合icc(internationalcolorconsortium，国际色彩协会)数字颜色管理规范，无法进行有效的精确颜色管理。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法、装置及系统，以提高颜色再现能力，使过渡色和大色域范围真彩色得到较好地呈现，有利于精确的颜色管理。第一方面，本发明实施例提供了一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法，该方法包括：对待打印的3d模型进行体素化处理，得到模型体素的位置信息和第一颜色信息；根据扫描设备的颜色特性，对第一颜色信息进行颜色空间转换，得到独立于设备的第二颜色信息；根据3d打印设备的打印基色数量和第二颜色信息的映射关系，对模型体素进行cmy三基色分色处理，得到模型体素的cmy三基色分色版；采用体素并列聚集的颜色呈现方法对cmy三基色分色版进行处理，获得模型体素的八基色打印体素色板；八基色打印体素色板包括八基色打印体素的位置信息和颜色信息；根据八基色打印体素色板，采用不透明材料对3d模型进行逐层打印。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述打印基色数量和所述第二颜色信息的映射关系，通过下述方式获得：对3d打印设备进行校准，打印色标；测量打印出的色标，得到打印基色数量和第二颜色信息的映射关系。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述采用体素并列聚集的颜色呈现方法对cmy三基色分色版进行处理，获得模型体素的八基色打印体素色板的步骤，包括：采用打印体素聚集式的rip解析呈色方法，对cmy三基色分色版进行栅格化处理，得到cmy三基色分色数据的分色版；对所述cmy三基色分色数据的分色版进行叠合处理，得到二次色r、g、b，三次色k和白色w的体素位置信息；将二次色r、g、b，三次色k和白色w替换为对应的打印基色，得到模型体素的八基色打印体素色板。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该方法还包括：判断模型体素的位置属性；当位置属性为表面轮廓体素时，确定模型体素的打印材料为基色材料；当位置属性为内部体素时，确定模型体素的打印材料为内部填充材料。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述待打印的3d模型，通过下述方式获得：采集3d物体的形貌数据和颜色数据，以设定的文件格式存储对应的三角面片颜色和顶点位置信息；对三角面片颜色和顶点位置信息进行高度维度的切片和平面维度的栅格化处理，生成晶格规则排列的体素；切片的高度与晶格高度相同；在每个切片的平面内，对三角面片颜色和顶点位置信息进行栅格化处理；根据高度切片与三角面片的交线，采用曲线差值的方法，确定模型表面体素的内部顶点位置；采用空间差值的方法得到每个体素的颜色信息；根据体素的顶点位置信息得到体素的中心位置信息；将体素的中心位置信息和颜色信息保存为3d模型。第二方面，本发明实施例提供了一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现装置，该装置包括：体素化处理模块，用于对待打印的3d模型进行体素化处理，得到模型体素的位置信息和第一颜色信息；转换模块，用于根据扫描设备的颜色特性，对第一颜色信息进行颜色空间转换，得到独立于设备的第二颜色信息；三基色分色模块，用于根据3d打印设备的打印基色数量和第二颜色信息的映射关系，对模型体素进行cmy三基色分色处理，得到模型体素的cmy三基色分色版；八基色分色模块，用于采用体素并列聚集的颜色呈现方法对cmy三基色分色版进行处理，获得模型体素的八基色打印体素色板；八基色打印体素色板包括八基色打印体素的位置信息和颜色信息；打印模块，用于根据八基色打印体素色板，采用不透明材料对3d模型进行逐层打印。结合第二方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述打印基色数量和所述第二颜色信息的映射关系，通过下述方式获得：对3d打印设备进行校准，打印色标；测量打印出的色标，得到打印基色数量和第二颜色信息的映射关系。结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述八基色分色模块，还用于：采用打印体素聚集式的rip解析呈色方法，对cmy三基色分色版进行栅格化处理，得到cmy三基色分色数据的分色版；对cmy三基色分色数据的分色版进行叠合处理，得到二次色r、g、b，三次色k和白色w的体素位置信息；将二次色r、g、b，三次色k和白色w替换为对应的打印基色，得到模型体素的八基色打印体素色板。结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，该装置还包括体素属性判断模块，用于：判断模型体素的位置属性；当位置属性为表面轮廓体素时，确定模型体素的打印材料为基色材料；当位置属性为内部体素时，确定模型体素的打印材料为内部填充材料。第二方面，本发明实施例提供了一种3d打印色彩呈现系统，该系统包括3d打印机和控制器；上述装置设置于所述控制器中。本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法、装置及系统，对待打印的3d模型进行体素化处理后，得到模型体素的位置信息和第一颜色信息；根据扫描设备的颜色特性，对该第一颜色信息进行颜色空间转换，从而得到独立于设备的第二颜色信息；根据3d打印设备的打印基色数量和第二颜色信息的映射关系，对上述模型体素进行cmy三基色分色处理，从而得到模型体素的cmy三基色分色版；再采用体素并列聚集的颜色呈现方法对cmy三基色分色版进行处理，获得模型体素的八基色打印体素色板；最后再根据该八基色打印体素色板，采用不透明材料对3d模型进行逐层打印；该方式采用了体素并列聚集的呈色方式，提高了3d打印技术的颜色再现能力，使过渡色和大色域范围真彩色得到了较好地呈现，有利于精确的颜色管理。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法的流程图；图2为本发明实施例提供的另一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法的流程图；图3为本发明实施例提供的体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法的示例图；图4为本发明实施例提供的一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现装置的结构示意图；图5为本发明实施例提供的一种体素并列聚集式的3d打印色彩呈现系统的结构示意图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动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。目前，3d(threedimensional三维)打印技术大多为墨水直接混合呈色，存在颜色再现能力差、无法呈现大色域范围真彩色和渐变色等问题，导致色彩还原的精确度较低。同时，因其呈色方式和原理的限制，现有3d打印的颜色呈现方法，不符合开放式的icc数字颜色管理规范，无法进行有效的精确颜色管理。基于此，本发明实施例提供的一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法、装置及系统，可以应用于彩色3d打印领域及其他彩色打印技术。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法进行详细介绍。参见图1所示的一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法的流程图，该方法包括以下步骤：步骤s100，对待打印的3d模型进行体素化处理，得到模型体素的位置信息和第一颜色信息；具体地，上述3d模型可以为对真实物体进行扫描得到的模型，也可以为通过软件设计得到的模型。该模型的数据一般使用obj(一种3d模型文件格式)、stl(stereolithography，光固化立体造型术)等文件格式进行储存。对3d模型数据进行体素化处理后，可以得到规则晶格立方体模型体素位置和颜色信息步骤s102，根据扫描设备的颜色特性，对第一颜色信息进行颜色空间转换，得到独立于设备的第二颜色信息；实际上，obj、stl等格式3d模型数据中的颜色数据，多为依赖3d扫描设备的颜色空间中的r、g、b数据。只有将依赖设备颜色空间的数据转换到独立于设备的颜色空间，才可以进行开环式的icc数字颜色管理流程，以实现对三维物体颜色信息的精确再现。上述独立于设备的颜色空间为cie(commissioninternationaledel'eclairage，国际照明委员会)l*a*b*空间。步骤s104，根据3d打印设备的打印基色数量和第二颜色信息的映射关系，对模型体素进行cmy三基色分色处理，得到模型体素的cmy三基色分色版；其中，cmy是三种印刷油墨名称的首字母，c为青色，m为品红色，y为黄色。步骤s106，采用体素并列聚集的颜色呈现方法对cmy三基色分色版进行处理，获得模型体素的八基色打印体素色板；八基色打印体素色板包括八基色打印体素的位置信息和颜色信息；其中，八基色除了cmy还包括rgbkw五种印刷油墨；其中r为红色，g为绿色，b为蓝色，k为黑色，w为白色。由于采用的材料为不透明材料，两种材料无法叠合呈色，因此3d打印中为并列聚集的颜色呈现方式。步骤s108，根据八基色打印体素色板，采用不透明材料对3d模型进行逐层打印。本发明实施例提供了一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法，对待打印的3d模型进行体素化处理后，得到模型体素的位置信息和第一颜色信息；根据扫描设备的颜色特性，对该第一颜色信息进行颜色空间转换，从而得到独立于设备的第二颜色信息；根据3d打印设备的打印基色数量和第二颜色信息的映射关系，对上述模型体素进行cmy三基色分色处理，从而得到模型体素的cmy三基色分色版；再采用体素并列聚集的颜色呈现方法对cmy三基色分色版进行处理，获得模型体素的八基色打印体素色板；最后再根据该八基色打印体素色板，采用不透明材料对3d模型进行逐层打印；该方式采用了体素并列聚集的呈色方式，提高了3d打印技术的颜色再现能力，使过渡色和大色域范围真彩色得到了较好地呈现，有利于精确的颜色管理。参见图2所示的另一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法的流程图，该方法在图1中所示方法基础上实现，包括以下步骤：步骤s200，采集真实物体的3d模型数据，并将3d模型数据进行体素化处理，得到模型中每个体素的三维位置信息及表面体素的颜色信息；上述步骤s200具体通过以下方式实现：(1)采集3d物体的形貌数据和颜色数据，以设定的文件格式存储对应的三角面片颜色和顶点位置信息；(2)对三角面片颜色和顶点位置信息进行高度维度的切片和平面维度的栅格化处理，生成晶格规则排列的体素；切片的高度与晶格高度相同；具体地，对上述3d物体的三角面片颜色和顶点位置信息进行高度维度的切片和平面维度的栅格化处理，以晶格规则排列的体素描述3d物体的形貌和颜色信息；在xy平面和高度h描述的三维空间中，依据晶格立方体的大小，确定每层切片的高度与晶格高度大小相等。(3)在每个切片的平面内，对三角面片颜色和顶点位置信息进行栅格化处理；即在每个高度上的xy平面内，进行位置及其对应颜色信息的栅格化；(4)根据高度切片与三角面片的交线，采用曲线差值的方法，确定模型表面体素的内部顶点位置；具体地，利用高度切片与三角面片的交线，并以曲线插值的方法，确定模型表面体素的外表面高度顶点位置；通过xy平面的栅格化处理，确定模型表面体素的内部顶点位置。(5)采用空间差值的方法得到每个体素的颜色信息；(6)根据体素的顶点位置信息得到体素的中心位置信息；即利用模型体素的八个顶点位置信息，可得该体素的中心位置信息；(7)将体素的中心位置信息和颜色信息保存为3d模型。步骤s202，对以数据格式存储的表面体素颜色信息，根据扫描设备的特性，进行颜色空间转换，将模型体素的颜色信息转换至独立于设备的颜色空间中，得到第二颜色信息；第二颜色信息为模型体素的颜色信息对应的cie颜色值；步骤s204，对3d打印机进行校准、确定打印基色的数量与独立于设备的颜色数值之间的映射关系，根据该映射关系及第二颜色信息，对模型体素进行cmy三基色分色，得到cmy三基色分色版；上述步骤s204，具体可以通过下述方式实现：(1)对3d打印设备进行校准，打印色标；首先，依据icc数字颜色管理的流程进行，进行3d打印设备校准；行校准后，采用基色为标准色标的材料进行打印。(2)测量打印出的色标，得到打印基色数量和第二颜色信息的映射关系。测量打印出的色标的cie颜色值，建立打印材料的基色与ciel*a*b*颜色空间的映射关系。将模型体素颜色信息转换至ciel*a*b*颜色空间后，建立模型体素颜色ciel*a*b*与打印基色c、m、y三基色之间的映射关系，得到c、m、y三基色模型体素分色版。该映射关系可以根据颜色精度需求，采用线性关系模型、多项式映射关系模型、lut(look-up-table显示查找表)三维查找表模型、神经网络映射模型等。步骤s206，采用打印体素聚集式的rip(rasterprocessing，光栅处理)解析呈色方法，对cmy三基色分色版进行栅格化处理，得到cmy三基色分色数据的分色版；具体地，在单色分色版中，模型体素的颜色以打印体素的单元矩阵进行呈现，该单元矩阵由聚集状态的多个打印体素点形成。根据打印体素聚集点的形状不同，得到不同的栅格阈值矩阵，用模型体素颜色与阈值矩阵的值作比较，大于等于阈值矩阵值的栅格为喷墨状态，小于的为空白状态。为避免打印中“莫尔条纹”的产生，cmy三基色模型体素分色版中，每个单色分色版的阈值矩阵采用间隔相等的不同角度。本发明实施例中，可以设置阈值矩阵的大小为100个打印体素，其打印体素聚集点的形状为圆形或方形，打印体素大小为16微米的立方体，记录分辨率为1700dpi。参见图3所示的体素并列聚集式的3d打印颜色呈现示例图，对该模型进行cmy三基色分色后，得到cmy的分色版。步骤s208，对cmy三基色分色数据的分色版进行叠合处理，得到二次色rgb，三次色k和白色w的体素位置信息；将cmy分色版分别进行rip解析后，得到每个分色版栅格化后的体素位置，但不同分色版的体素可能会对应栅格矩阵中的同一位置。因此，会产生不同基色体素在同一栅格矩阵位置的颜色叠合现象。如图3所示，将该模型的cmy分色版进行rip解析后，得到各个cmy三基色的打印体素的位置及数量，将cmy分色版进行叠合，得到yrk的三种基色，并确定了相应的打印体素的位置及数量。步骤s210，将二次色rgb，三次色k和白色w替换为对应的打印基色，得到模型体素的八基色打印体素色板；具体地，由于采用的3d打印材料为不透明材料，体素点无法叠合呈色，因此将叠合得到的二次色rgb三次色k和白色w使用与之相同颜色的打印基色代替，它们的位置信息即为打印基色rgbkw的位置信息。步骤s212，对物体3d模型的表面体素进行cmyrgbkw的逐层多色打印。进一步地，上述方法还包括：(1)判断模型体素的位置属性；(2)当位置属性为表面轮廓体素时，确定模型体素的打印材料为基色材料；当位置属性为内部体素时，确定模型体素的打印材料为内部填充材料。上述步骤将模型体素划分为表面轮廓和内部体素，以确定在不同的位置打印不同类型的材料。打印体素的材料分为呈色材料和填充材料，再在表面轮廓位置的体素及表面内部一定的深度范围内，利用呈色材料进行打印，以呈现表面的颜色；在模型表面更深的内部体素打印内部填充材料，以增强打印模型的物理性能，并节省成本。实际操作中，对打印体素的逐层打印，是利用多色彩色喷头根据打印体素点的基色信息，将基色材料和内部填充材料逐层打印至相应位置，并在每层打印的同时进行打印体素的固化；在打印每层时，3d模型内部体素使用单独喷头同时进行内部填充材料的打印。打印体素的材料为光固化材料或温度固化材料；在体素打印的同时利用光源或风扇进行材料逐层固化。本发明实施例提供的一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法通过对cmy三基色进行颜色管理、分色、体素聚集式rip解析，实现了cmyrgbkw八种基色的颜色管理、分色、体素聚集式并列呈色，简单易行，减小了多色分色的复杂性；其中，体素并列聚集的颜色呈现方法，克服了使用的3d打印材料不透明的缺点，突破了不透明材料无法以半色调方式进行3d打印颜色的限制。该呈色方法可直接打印实现大色域、多种类的颜色，对渐变的呈现具有优势，并且使用了开环式icc色彩管理，可更精准再现颜色，有利于3d打印颜色传递和交流。参见图4所示的一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现装置的结构示意图，该装置包括：体素化处理模块400，用于对待打印的3d模型进行体素化处理，得到模型体素的位置信息和第一颜色信息；转换模块402，用于根据扫描设备的颜色特性，对第一颜色信息进行颜色空间转换，得到独立于设备的第二颜色信息；三基色分色模块404，用于根据3d打印设备的打印基色数量和第二颜色信息的映射关系，对模型体素进行cmy三基色分色处理，得到模型体素的cmy三基色分色版；八基色分色模块406，用于采用体素并列聚集的颜色呈现方法对cmy三基色分色版进行处理，获得模型体素的八基色打印体素色板；八基色打印体素色板包括八基色打印体素的位置信息和颜色信息；打印模块408，用于根据八基色打印体素色板，采用不透明材料对3d模型进行逐层打印。具体地，上述打印基色数量和所述第二颜色信息的映射关系，通过下述方式获得：(1)对3d打印设备进行校准，打印色标；(2)测量打印出的色标，得到打印基色数量和第二颜色信息的映射关系。进一步地，上述八基色分色模块，还用于：(1)采用打印体素聚集式的rip解析呈色方法，对cmy三基色分色版进行栅格化处理，得到cmy三基色分色数据的分色版；(2)对cmy三基色分色数据的分色版进行叠合处理，得到二次色r、g、b，三次色k和白色w的体素位置信息；(3)将二次色r、g、b，三次色k和白色w替换为对应的打印基色，得到模型体素的八基色打印体素色板。进一步地，上述装置还包括体素属性判断模块，用于判断模型体素的位置属性；当位置属性为表面轮廓体素时，确定模型体素的打印材料为基色材料；当位置属性为内部体素时，确定模型体素的打印材料为内部填充材料。本发明实施例提供的一种体素并列聚集式的3d打印颜色呈现装置，与上述实施例提供的体素并列聚集式的3d打印颜色呈现方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。参见图5所示的一种体素并列聚集式的3d打印色彩呈现系统的结构示意图，该系统包括3d打印机40和控制器41；图4所示的装置设置于控制器中。本发明实施例提供的一种3d打印色彩呈现系统，与上述实施例提供的3d打印色彩呈现方法及装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。本发明实施例所提供的3d打印色彩呈现方法、装置及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本
技术领域：
：的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。当前第1页12当前第1页12