一种CT切片直接转换成3D打印G代码的方法技术

本发明专利技术公开了一种CT切片直接转换成3D打印G代码的方法，主要步骤为：1)获取待3D打印对象的若干CT切片图像。2)切片图像的几何信息。3)对相邻的切片图像进行实体匹配、外轮廓匹配和内轮廓匹配。匹配完成后，判断相邻切片图像是否存在分叉，若存在，则转入步骤4，若不存在，则跳转至步骤5。4)对具有分叉的相邻切片图像进行分叉匹配。6)对相邻的两层切片图像进行层间插值处理。7)对每一层数据进行填充和扫描，得到扫描线，并把扫描线编码成用于3D打印的G代码。本发明专利技术简化了数据处理过程,缩短了反求的周期，在有效地解决分叉问题的同时，还提高了匹配的精度和3D打印的质量。

A Method of Direct Conversion of CT Slices into 3D Printing G Code

The invention discloses a method for directly converting CT slices into 3D printing G code. The main steps are as follows: 1) acquiring several CT slice images of the object to be printed in 3D. 2) The geometric information of slice image. 3) Matching the adjacent slice images by entity matching, outer contour matching and inner contour matching. After the matching is completed, the existence of bifurcations in adjacent slice images is judged. If there are bifurcations, step 4 is turned. If there are no bifurcations, step 5 is skipped. 4) Bifurcation matching of adjacent slice images with bifurcation. 6) Interlayer interpolation is applied to the adjacent two-layer slice images. 7) Fill and scan each layer of data to get the scan line, and encode the scan line into G code for 3D printing. The invention simplifies the data processing process, shortens the reverse search period, effectively solves the bifurcation problem, and improves the matching accuracy and the quality of 3D printing.

【技术实现步骤摘要】
一种CT切片直接转换成3D打印G代码的方法
本专利技术涉及3D打印领域，具体是一种CT切片直接转换成3D打印G代码的方法。
技术介绍
目前,工业CT与3D打印的集成路径主要有2条:1)工业CT切片图像→CAD模型→STL文件→3D打印数据,该方式中3维CAD模型重构占反求时间的90％～95％,而数字化扫描只占5％～10％,同时STL文件的轮廓信息有大量的冗余数据甚至错误；2)工业CT切片图像→STL文件→3D打印数据,该方式虽然不用进行CAD建模,但却无法避免STL文件的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种CT切片直接转换成3D打印G代码的方法，主要包括以下步骤：1)获取待3D打印对象的若干CT切片图像。2)对每个CT切片图像进行预处理，从而获取切片图像的几何信息。所述几何信息主要包括实体、外轮廓、内轮廓、片段和点集。其中实体由内轮廓和外轮廓组成。内轮廓和外轮廓由片段组成。片段由若干点组成。3)对相邻的切片图像进行实体匹配。实体匹配的方法是计算相邻的切片的重合度。实体匹配包括一对一、一对二、或一对多匹配。4)对相邻的切片图像进行外轮廓匹配和内轮廓匹配。匹配完成后，判断相邻切片图像是否存在分叉，若存在，则转入步骤5，若不存在，则跳转至步骤6。内轮廓或外轮廓匹配时，以树结构记录轮廓。树的深度表示轮廓的嵌套关系。内轮廓或外轮廓匹配包括一对一、一对二、或一对多匹配。判断是否存在分叉的方法为：判断相邻切片图像的对应关系是否为一对一，若是，则不存在分叉，若否，则存在分叉。5)对具有分叉的相邻切片图像进行分叉匹配，使相邻切片图像为一对一的对应关系。分叉匹配的方法如下：I)把相邻切片图像实体的内轮廓和外轮廓拆分为片段。将内轮廓和外轮廓拆分为片段的方法如下：a)计算外轮廓或内轮廓各点的曲率。b)曲率相同的点构成一个片段。II)匹配相邻切片图像片段，从而把切片图像的对应关系由一对二或一对多转换为一对一。6)对相邻的两层切片图像进行层间插值处理。7)对每一层数据进行填充和扫描，得到扫描线，并把扫描线编码成用于3D打印的G代码。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的。本专利技术针对工业CT和3D打印的特点,实现了由工件工业CT切片图像直接生成用于3D打印的G代码格式文件。本专利技术有效地避开了样件的3维CAD建模与STL文件的生成,简化了数据处理过程,缩短了反求的周期。本专利技术采用分割片段的方法，在有效地解决分叉问题的同时，还提高了匹配的精度。本专利技术对层间轮廓进行线性插值后得到的G代码模型表面过渡比较平滑,提高了3D打印件质量。附图说明图1为CT切片直接转换成3D打印G代码的方法流程图；图2为切片中几何信息示意图；图3为实体重合度示意图；图4为轮廓嵌套关系与对应的树形图I；图5为轮廓嵌套关系与对应的树形图II；图6为轮廓嵌套关系与对应的树形图III；图7为片段示意图；图8为插值处理示意图；图9为轮毂切片的G代码转换过程示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：参见图1，一种CT切片直接转换成3D打印G代码的方法，主要包括以下步骤：1)获取待3D打印对象的若干CT切片图像。2)对每个CT切片图像进行预处理，从而获取切片图像的几何信息。所述几何信息主要包括实体、外轮廓、内轮廓、片段和点集。其中实体由内轮廓和外轮廓组成。内轮廓和外轮廓由片段组成。片段由若干点组成。几何信息如图2所示。3)对相邻的切片图像进行实体匹配。实体匹配的方法是计算相邻的切片的重合度，如图3所示，A、B分别为相邻切片图像的实体，C表示相邻切片图像的重合度。实体匹配包括一对一、一对二、或一对多匹配。4)对相邻的切片图像进行外轮廓匹配和内轮廓匹配。匹配完成后，判断相邻切片图像是否存在分叉，若存在，则转入步骤5，若不存在，则跳转至步骤6。内轮廓或外轮廓匹配时，以树结构记录轮廓。树的深度表示轮廓的嵌套关系。例如，图4和图5中，轮廓1内包含轮廓3、轮廓4、轮廓8,轮廓2包括轮廓5、轮廓6、轮廓7、轮廓9，轮廓3内包含轮廓8，轮廓6内包含轮廓9，因此，树形结构如图6所示。内轮廓或外轮廓匹配包括一对一、一对二、或一对多匹配。判断是否存在分叉的方法为：判断相邻切片图像的对应关系是否为一对一，若是，则不存在分叉，若否，则存在分叉。5)对具有分叉的相邻切片图像进行分叉匹配，使相邻切片图像为一对一的对应关系。I)把相邻切片图像实体的内轮廓和外轮廓拆分为片段。将内轮廓和外轮廓拆分为片段的方法如下：a)计算外轮廓或内轮廓各点的曲率。b)曲率相同的点构成一个片段。II)匹配相邻切片图像片段，从而把切片图像的对应关系由一对二或一对多转换为一对一。6)对相邻的两层切片图像进行层间插值处理。如图8所示，U表示上层切片图像，B表示下层切片图像，U表示线性插值。7)对每一层数据进行填充和扫描，得到扫描线，并把扫描线编码成用于3D打印的G代码。实施例2：一种CT切片直接转换成3D打印G代码方法打印轮毂的实验，主要步骤如下：1)获取轮毂的若干CT切片图像。2)对每个CT切片图像进行预处理，从而获取切片图像的几何信息。3)对相邻的切片图像进行实体匹配。4)对相邻的切片图像进行外轮廓匹配和内轮廓匹配。匹配完成后，判断相邻切片图像是否存在分叉，若存在，则转入步骤5，若不存在，则跳转至步骤6。5)对具有分叉的相邻切片图像进行分叉匹配，使相邻切片图像为一对一的对应关系。I)把相邻切片图像实体的内轮廓和外轮廓拆分为片段，如图7所示。II)匹配相邻切片图像片段，从而把切片图像的对应关系由一对二或一对多转换为一对一。6)对相邻的两层切片图像进行层间插值处理。7)对每一层数据进行填充和扫描，得到扫描线，并把扫描线编码成用于3D打印的G代码，如图9所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CT切片直接转换成3D打印G代码的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：1)获取所述待3D打印对象的若干CT切片图像；2)对每个CT切片图像进行预处理，从而获取切片图像的几何信息。3)对相邻的切片图像进行实体匹配；4)对相邻的切片图像进行外轮廓匹配和内轮廓匹配；匹配完成后，判断相邻切片图像是否存在分叉，若存在，则转入步骤5，若不存在，则跳转至步骤6；5)对具有分叉的相邻切片图像进行分叉匹配，使相邻切片图像为一对一的对应关系；6)对相邻的两层切片图像进行层间插值处理；7)对每一层数据进行填充和扫描，得到扫描线，并把扫描线编码成用于3D打印的G代码。

【技术特征摘要】
1.一种CT切片直接转换成3D打印G代码的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：1)获取所述待3D打印对象的若干CT切片图像；2)对每个CT切片图像进行预处理，从而获取切片图像的几何信息。3)对相邻的切片图像进行实体匹配；4)对相邻的切片图像进行外轮廓匹配和内轮廓匹配；匹配完成后，判断相邻切片图像是否存在分叉，若存在，则转入步骤5，若不存在，则跳转至步骤6；5)对具有分叉的相邻切片图像进行分叉匹配，使相邻切片图像为一对一的对应关系；6)对相邻的两层切片图像进行层间插值处理；7)对每一层数据进行填充和扫描，得到扫描线，并把扫描线编码成用于3D打印的G代码。2.根据权利要求1所述的一种CT切片直接转换成3D打印G代码的方法，其特征在于：所述几何信息主要包括实体、外轮廓、内轮廓、片段和点集；其中实体由内轮廓和外轮廓组成；内轮廓和外轮廓由片段组成；片段由若干点组成。3.根据权利要求1或2所述的一种CT切片直接转换成3D打印G代码的方法，其特征在于：实体匹配的方法是...

【专利技术属性】
技术研发人员：段黎明，何泳江，朱世涛，罗雪清，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50