面向3D打印的向量场引导的图像线刻画生成方法

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近年来,我们经常能听到3D打印这个名词。3D打印是增材制造技术的俗称,与传统的“切削去除材料”的加工技术不同的是,3D打印以经过智能数字化处理后的3D数字模型文件为基础,使用塑料丝或者粉末状金属等一些可热熔黏合材料,通过分层加工、叠加成型的方式来打印3D实体。3D打印技术的发展也推动了计算机图形学领域对3D打印的研究。目前,大多数的研究都致力于优化或者调整给定的几何模型来解决如何恰当地打印一个给定的三维模型,而鲜有将3D打印机应用于“打印”平面图像。本文中,我们考虑的问题是,当给定一张图片时,如何用3D打印机“打印”出来。我们希望可以通过3D打印机打印出比普通打印机更加生动,更有立体感的结果。因为3D打印机打印的是线段,所以,首先需要得到图像的非真实感线刻画来表达图像,而且图像的线刻画要和原图看起来“很像”并适合3D打印机打印。本文的主要步骤如下:首先,给定的图像被手动的分割成一个个子区域并提取每一个子区域的边界线作为图像的轮廓线。接下来,我们计算给定图像的向量场,该向量场中每一点的方向对应于原图像中该点的边缘切线方向,并且重要的边缘方向被突出,而弱的边缘方向则被调整为其邻域内重要的强边缘方向。最后,我们分区域跟踪图像向量场得到向量场的流线,并将该流线作为原图像的线刻画表达。同其它已有的图像线刻画方法对比,本文的方法所得到的图像的线刻画结果能够更好的体现原图像的特征和灰度变化。另外,不同于普通打印机,3D打印机的打印结果具有更好的艺术表现力,未来可将我们的方法应用到非真实感绘制,艺术绘画,艺术品制造等领域。
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