雕刻模型生成系统及方法、雕刻模型3d打印系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种雕刻模型生成系统及方法、雕刻模 型3D打印系统及方法。
【背景技术】
[0002] 传统的雕刻是将一块可塑之才（如石膏、树脂、粘土、木料、大理石等）通过艺术大 师之手，创造出具有一定空间的可视、可触的艺术形象。雕、刻通过减少可雕性物质材料，塑 则通过堆增可塑物质性材料来达到艺术创造的目的，传统意义上的雕刻不仅对操作者的技 能要求极高，而且一件做工精美的雕刻往往需要耗时数日才得以完成，难以满足人们对雕 刻作品的需求。3D打印技术改变了原来传统的机械制造手段，解决了产品批量生产的问题， 使得产品制造更加自由。
[0003] 现有技术公开了一种印章的3D打印制造方法，使用三维建模软件建立印章的三 维模型，对三维模型沿Z轴方向按照相等的层厚分割成一系列二维图形，3D打印机根据二 维图形进行打印，由于该制造方法将三维模型沿Z轴按照相等的层厚进行分割，未对三维 模型Z方向的尺寸进行准确划分，即无法保证刻痕高度的准确性，未对雕刻模型的深度信 息作准确处理，导致生成的印章做工粗糙，不能满足人们对高品质印章的需求。
[0004] 现有技术还公开了一种基于二维图像的三维打印系统和方法，系统对成像模型进 行深度计算，基于深度信息，得到环境的三维信息，进行三维重构，三维打印机根据三维重 构得出的图像信息，进行三维打印，由于该打印方法未对深度信息作进一步处理，因此，该 打印方法仅适用于打印普通实体，无法打印具有"浮雕"或"雕刻"艺术效果的产品。
[0005] 现有技术还公开了一种结合多输入方式镂空浮雕生成方法，由三维模型出发，依 次获取三维模型的线条图、渲染图和深度图，然后通过优化方法合成并生成最后的镂空浮 雕，该生成方法基于多种输入数据，首先建立相应的三维模型，基于三维模型，提取三维模 型的线条图，生成镂空浮雕的轮廓，再提取三维模型的渲染图和高度图，若生成的三维模型 结构复杂，则需增大提取量，延长操作时间，存在一定的使用缺陷。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种雕刻产品、雕刻模型生成系统及生成方法以及一种雕 刻模型3D打印方法及其系统，旨在解决由现有技术的局限和缺点引起的一个或多个技术 问题。
[0007] 本发明提供一种雕刻模型生成系统，根据图像数据生成相应的雕刻模型，包括：
[0008] 信息读取模块，用于读取待生成所述雕刻模型的模型配置信息；
[0009] 数据处理模块，用于获取与所述图像数据相对应的深度图；
[0010] 模型母板处理模块，用于根据所述模型配置信息，生成具有深度区间的模型母板， 根据所述深度图将所述模型母板切分成与所述深度图中各像素点一一对应的单元格； [0011] 雕刻模型生成模块，用于根据所述像素点的深度值确定相对应的所述单元格在所 述深度区间的深度位置，根据所述深度位置对所述单元格进行移动处理，生成所述雕刻模 型。
[0012] 具体地，所述模型配置信息包括待生成所述雕刻模型的长度值、宽度值以及高度 值；
[0013] 所述模型母板处理模块包括：
[0014] 所述母板生成子模块，用于根据所述长度值、所述宽度值以及所述高度值生成所 述模型母板，所述模型母板具有X方向、Y方向以及Z方向，所述深度区间的方向为Z方向；
[0015] 切分子模块，用于将所述模型母板的XY平面切分成与所述深度图中各所述像素 点一一对应的单元格，并将所述深度区间进行等间距切分；
[0016] 具体地，所述雕刻模型生成模块包括：
[0017] 单元格设定子模块，用于根据所述像素点的深度值确定相对应的所述单元格在所 述深度区间的深度位置；
[0018] 单元格移动子模块，用于将位于XY平面上的所述单元格移动至相对应的所述深 度位置处；
[0019] 单元格判断子模块，用于判断是否完成对全部所述单元格的移动处理；
[0020] 雕刻模型保存子模块，用于当所述单元格判断子模块判断完成对全部所述单元格 的移动处理时，即生成所述雕刻模型，保存所述雕刻模型。
[0021] 进一步地，所述模型配置信息包括雕刻模型前景信息、雕刻模型后景信息以及雕 刻模型底板信息，所述雕刻模型生成模块还包括：
[0022] 区间划分子模块，用于将所述深度区间划分为与雕刻模型前景信息相对应的前景 深度子区间、与雕刻模型后景信息相对应的后景深度子区间以及与雕刻模型底板信息相对 应的底板深度子区间；
[0023] 区间设定子模块，用于根据所述模型配置信息，设定所述前景深度子区间对应的 前景区间范围，所述后景深度子区间对应的后景区间范围以及所述底板深度子区间对应的 底板区间范围。
[0024] 具体地，所述单元格设定子模块包括：
[0025] 第一单元格设定单元，所述雕刻模型前景信息由多个第一像素点组成，各所述第 一像素点对应的第一深度值组成第一深度值区间，所述第一像素点对应于所述XY平面上 的第一单元格，根据所述第一深度值在所述第一深度值区间的位置确定所述第一单元格在 所述前景区间范围的第一深度位置；
[0026] 第二单元格设定单元，所述雕刻模型后景信息由多个第二像素点组成，各所述第 二像素点对应的第二深度值组成第二深度值区间，所述第二像素点对应于所述XY平面上 的第二单元格，根据所述第二深度值在所述第二深度值区间的位置确定所述第二单元格在 所述后景区间范围的第二深度位置。
[0027] 进一步地，所述单元格移动子模块包括：
[0028] 第一移动单元，将所述第一单元格沿所述Z方向移动至所述第一深度位置处；
[0029] 第二移动单元，将所述第二单元格沿所述Z方向移动至所述第二深度位置处。
[0030] 进一步地，所述数据处理模块包括：
[0031] 数据判断子模块，用于判断接收的所述图像数据的数据类型；
[0032] 深度图获取子模块，根据数据判断子模块的判断结果获取与所述图像数据相对应 的深度图。
[0033] 进一步地，所述图像数据包括2D图片、3D视差图或3D场景中的一种或多种，所述 深度图获取子模块包括：
[0034] 第一处理单元，用于获取与所述2D图片相对应的第一深度图；
[0035] 第二处理单元，用于获取与所述3D视差图相对应的第二深度图；
[0036] 第三处理单元，用于获取所述3D场景的所述深度缓存，将所述深度缓存作为所述 第三深度图。
[0037] 优选地，所述雕刻模型生成模块还包括模型着色子模块，根据所述图像数据中各 所述像素点的颜色信息对所述雕刻模型进行着色处理。
[0038] 优选地，所述模型母板处理模块还包括边框生成子模块，所述模型配置信息还包 括边框设定信息，边框生成子模块根据所述边框设定信息在所述模型母板的外沿生成边 框。
[0039] 本发明提供的雕刻模型生成系统的有益效果在于：模型配置信息是用户根据雕 刻模型的设计要求设定的信息，信息读取模块可以读取用户手动输入的模型配置信息，也 可以读取用户点选生成的模型配置信息，当然也可以读取存储于存储模块中的模型配置信 息，多种读取方式，操作更加灵活。
[0040] 对于单一类型的图像数据，数据处理模块可以直接获取深度图，对于多种不同类 型的图像数据，如2D图片、3D场景或3D视差图等，数据处理模块先判断数据类型，再根据 数据类型获取相应的深度图，处理更加精准。显而易见，数据处理模块可以处理2D图片、3D 场景以及3D视差图中的一种或多种。相对于现有技术只能处理单一图像数据，本实施提供 的雕刻模型生成系统扩充图像数据类型，应用范围更加广泛，符合消费者对多种图像数据 处理的要求。
[0041] 相较于现有技术使用相等层厚对模型母板进行切分，本实施例提供的雕刻模型生 成系统根据深度图对模型母板切分成与像素点一一对应的单元格，通过对全部单元格的移 动处理，生成雕刻模型，雕刻模型精度更高，符合消费者对雕刻模型高品质的需求。
[0042] 此外，本实施例提供的雕刻模型生成系统不需要用户使用三维建模软件，即可生 成雕刻模型，降低操作难度。另外，本实施例提供的雕刻模型生成系统不需要获取雕刻模 型的线条图、渲染图，缩短操作时间，且易于操作，可根据不同消费者设定的模型配置信息， 对模型母板进行相应的处理，生成满足用户需求的雕刻模型，雕刻模型生成精度高，品相精 美，经后期处理，可制成雕刻艺术品供人们欣赏，很大程度上弥补现有的雕刻产品应用范围 狭窄的不足。
[0043] 本发明的另一目的在于提供一种雕刻模型生成方法，根据包含有多种图像信息的 图像数据生成相应的雕刻模型，包括如下步骤：一种雕刻模型生成方法，根据包含有多种图 像信息的图像数据生成相应的雕刻模型，
[0044] 读取待生成所述雕刻模型的模型配置信息；
[0045] 获取与所述图像数据相对应的深度图；
[0046] 根据所述模型配置信息生成所述模型母板，并根据所述深度图对所述模型母板进 行切分处理；
[0047] 根据所述深度图调整所述模型母板，生成所述雕刻模型。
[0048] 具体地，根据所述模型配置信息生成所述模型母板，并根据所述深度图对所述模 型母板进行切分处理的具体步骤包括：
[0049] 所述模型配置信息包括待生成所述雕刻模型的长度值、宽度值以及高度值；
[0050] 根据所述长度值、所述宽度值以及所述高度值生成所述模型母板，所述模型母板 具有X方向、Y方向以及Z方向，所述深度区间的方向为Z方向；
[0051] 将所述模型母板的XY平面切分成与所述平面图片中各所述像素点一一对应的所 述单元格，将所述深度区间进行等间距切分。
[0052] 具体地，根据所述深度图调整所述模型母板，生成所述雕刻模型的具体步骤包 括：
[0053] 根据各所述像素点的深度值确定相对应的所述单元格在所述深度区间的深度位 置；
[0054] 根据所述深度位置对所述单元格进行移动处理；
[0055] 判断是否完成对全部所述单元格移动处理；
[0056] 保存所述雕刻模型。
[0057] 进一步地，模型配置信息包括雕刻模型前景信息、雕刻模型后景信息以及雕刻模 型底板信息，根据所述深度图调整所述模型母板，生成所述雕刻模型的具体步骤还包括：
[0058] 将深度区间划分为与雕刻模型前景信息相对应的前景深度子区间、与雕刻模型后 景信息相对应的后景深度子区间以及与雕刻模型底板信息相对应的底板深度子区间；
[0059] 根据模型配置信息，设定前景深度子区间对应的前景区间范围，后景深度子区间 对应的后景区间范围以及底板深度子区间对应的底板区间范围。
[0060] 进一步地，用于根据所述像素点的深度值确定相对应的所述单元格在所述深度区 间的深度位置的具体步骤包括：
[0061] 所述雕刻模型前景信息由多个第一像素点组成，各所述第一像素点对应的第一深 度值组成第一深度值区间，所述第一像素点对应于所述XY平面上的第一单元格，根据所述 第一深度值在所述第一深度值区间的位置确定所述第一单元格在所述前景区间范围的第 一深度位置；
[0062] 所述雕刻模型后景信息由多个第二像素点组成，各所述第二像素点对应的第二深 度值组成第二深度值区间，所述第二像素点对应于所述XY平面上的第二单元格，根据所述 第二深度值在所述第二深度值区间的位置确定所述第二单元格在所述后景区间范围的第 二深度位置。
[0063] 进一步地，将位于XY平面上的所述单元格移动至相对应的所述深度位置处的具 体步骤包括：
[0064] 将位于XY平面上的所述第一单元格沿所述Z方向移动至所述第一深度位置处；
[0065] 将位于XY平