光亮度均匀性的调节方法、打印方法、打印系统及设备与流程

1.本发明涉及打印技术领域，具体而言，涉及一种光亮度均匀性的调节方法、打印方法、打印系统及设备。


背景技术：

2.光固化3d(3-dimension)打印机在打印时，底部的光源机构将发散光转换成均匀的垂直光穿过显示屏，使得显示屏将图像投影到料槽上，进而完成一次打印。其中，光源机构发出的均匀垂直光是影响打印质量的重要因素。光源机构通常包括矩阵光源和矩阵凸透镜，矩阵光源发出具有一定角度的光线，经过矩阵凸透镜上的凸面转换成垂直于显示屏的光线穿过显示屏。
3.然而，由于矩阵凸透镜包括多个相邻接的凸面，在相邻凸面的相交处，光线易发生重叠相交或照射不到的现象，这容易造成突变边界，突变边界越明显，光源机构发出的光的均匀性越差，影响打印机的打印精度。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供一种光亮度均匀性的调节方法、打印方法、打印系统及设备，主要目的是提高打印机的打印精度。
5.为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
6.第一方面，本发明实施例提供了一种光亮度均匀性的调节方法，应用于光固化3d打印机，所述方法包括：
7.获取原始图像，所述原始图像为3d打印设备的显示装置的曝光区域在曝光状态下的被采集图像；
8.对所述原始图像进行灰度处理，得到所述原始图像对应的灰度图像；
9.根据所述灰度图像中像素点的灰度值，计算亮度幅值向量图像；
10.根据所述亮度幅值向量图像对待处理图像进行调整，得到目标图像。
11.进一步地，所述根据所述灰度图像中像素点的灰度值，计算亮度幅值向量图像，包括：
12.根据所述灰度图像中像素点的灰度值，得到所述灰度图像对应的标准灰度图像，所述标准灰度图像中像素点的灰度值都相同；
13.根据所述标准灰度图像对所述灰度图像进行灰度值计算，得到所述亮度幅值向量图像。
14.进一步地，所述根据所述灰度图像中像素点的灰度值，得到所述灰度图像对应的标准灰度图像，包括：
15.统计所述灰度图像中所有像素点的灰度值对应的频次，并建立频率直方图；
16.删除所述频率直方图中所述频次小于预设值的灰度值，得到目标直方图；
17.根据所述目标直方图中的灰度值以及对应的频次，计算得到标准灰度值；
18.根据所述标准灰度值调整所述灰度图像，得到所述标准灰度图像。
19.进一步地，所述根据所述标准灰度图像对所述灰度图像进行灰度值计算，得到所述亮度幅值向量图像，包括：
20.获取所述灰度图像与所述标准灰度图像中同一位置像素点的灰度值，将得到的两个灰度值进行差值计算，得到第一灰度差值；
21.根据所述第一灰度差值调整所述灰度图像，得到所述亮度幅值向量图像。
22.进一步地，所述根据所述亮度幅值向量图像对待处理图像进行调整，得到目标图像，包括：
23.获取所述待处理图像与所述亮度幅值向量图像中同一位置像素点的灰度值，将得到的两个灰度值进行差值计算，得到第二灰度差值，所述待处理图像为三维模型的层切片图像；
24.根据所述第二灰度差值调整所述待处理图像，得到所述目标图像，所述目标图像中像素点之间的灰度值之差在预设范围内。
25.进一步地，所述原始图像的分辨率大于或等于所述显示装置的曝光区域的分辨率；
26.所述获取原始图像之后，所述调节方法还包括：
27.对所述原始图像进行缩小，以使所述原始图像的分辨率与所述显示装置的曝光区域的分辨率相同。
28.第二方面，本发明实施例提供了一种打印方法，包括：
29.获取待打印图像，并根据所述待打印图像打印三维模型；其中，所述待打印图像为前述的光亮度均匀性的调节方法得到的目标图像。
30.第三方面，本发明实施例提供了一种打印系统，包括图像处理装置和打印装置；
31.所述图像处理装置，用于执行如权利要求1至6中任一项所述的光亮度均匀性的调节方法，得到目标图像；
32.所述打印装置，用于根据所述目标图像打印三维模型。
33.第四方面，本发明实施例提供了一种打印设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现前述的光亮度均匀性的调节方法的步骤。
34.第五方面，本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现前述的光亮度均匀性的调节方法的步骤。
35.借由上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
36.本发明实施例提供的技术方案，通过获取3d打印设备的显示装置的曝光区域在曝光状态下被采集的原始图像，然后对该原始图像进行灰度处理，得到原始图像对应的灰度图像，再根据该灰度图像中像素点的灰度值，计算亮度幅值向量图像，从而实现根据该亮度幅值向量图像对待处理图像进行调整，即利用该亮度幅值向量图像对待处理图像进行光均纠正，从而得到调整后的目标图像，3d打印机根据该目标图像进行打印，即可提高打印机的打印精度。
37.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够
更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
38.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
39.图1为本发明实施例提供的一种光亮度均匀性的调节方法的流程图；
40.图2为本发明实施例提供的另一种光亮度均匀性的调节方法的流程图；
41.图3为本发明实施例提供的一种打印方法的流程图；
42.图4为本发明实施例提供的一种打印系统的结构示意图；
43.图5为本发明实施例提供的一种打印设备的结构示意图。
具体实施方式
44.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
45.本发明实施例提供了一种光亮度均匀性的调节方法，应用于光固化3d打印机，该光固化3d打印机可以包括lcd(laser cladding deposition)光固化3d打印机和dlp(digital light processing)光固化3d打印机，而且，该光亮度均匀性的调节方法具体可以在电脑切片端处理，也可以在打印机端处理，也可以分别在电脑切片端和打印机端处理，具体在实施时可以根据实际需要进行选择，本发明实施例不做限定，如图1所示，该方法包括：
46.101、获取原始图像。
47.其中，原始图像为3d打印设备的显示装置的曝光区域在曝光状态下的被采集图像，具体地，所述的曝光区域为显示装置的显示屏全屏曝光区域或者部分曝光区域。
48.需要说明的是，为了能够获取到显示装置的曝光区域在曝光状态下的原始图像，本发明实施例中，可以在显示屏上设置光致发光膜，该光致发光膜含有荧光粉，3d打印设备的光源机构发出的紫外线照射到光致发光膜时，荧光粉能够将波长为405nm的紫外光激发为常见波段(如波长范围在390nm-780nm)的光，从而产生可拍摄的图像，进而实现原始图像的获取。
49.102、对所述原始图像进行灰度处理，得到所述原始图像对应的灰度图像。
50.对于本发明实施例，荧光粉激发出来的光为rgb三通道颜色的可见光，从而可以采用分量法或平均值法对原始图像进行灰度化处理，例如采用分量法，即先将rgb每个分量的值作为图像的灰度值，以便得到原始图像的三个灰度图像，然后选取三个中的一个灰度图作为原始图像对应的灰度图像，例如选取b通道对应的灰度图像作为原始图像的灰度图像，那么之后的图像处理步骤，仅需要处理蓝色光即可，其它颜色光均为干扰光源。
51.103、根据所述灰度图像中像素点的灰度值，计算亮度幅值向量图像。
52.对于本发明实施例，亮度幅值向量图像可以为用于表示灰度图像中各个像素点亮
度高低的图像，具体地，若亮度幅值向量图像和灰度图像中同一位置像素点的灰度值为负，则表示灰度图像中该像素点的亮度低于基准亮度，且亮度幅值向量图像中该像素点的幅值即为该像素点的灰度值低于基准灰度值的值；若亮度幅值向量图像和灰度图像中同一位置像素点的灰度值为正，则表示灰度图像中该像素点的亮度高于基准亮度，且亮度幅值向量图像中该像素点的幅值即为该像素点的灰度值高于基准灰度值的值。
53.104、根据所述亮度幅值向量图像对待处理图像进行调整，得到目标图像。
54.对于本发明实施例，可以通过亮度幅值向量图像对灰度图像中对应像素点的灰度值进行补偿，从而实现光均纠正，得到目标图像。
55.如前所述，该光亮度均匀性的调节方法可以在电脑切片端处理，待处理图像为切片图像，该调节方法在电脑切片端处理时，切片软件可以将亮度幅值向量图像设定为掩膜图像，每次切片时都将使用亮度幅值向量图像的灰度值对切片图像的灰度值进行光均纠正，从而得到目标图像，进而使得打印机能够根据该目标图像进行打印，提高了打印机的打印精度。
56.本发明实施例提供的光亮度均匀性的调节方法，通过获取3d打印设备的显示装置的曝光区域在曝光状态下被采集的原始图像，然后对该原始图像进行灰度处理，得到原始图像对应的灰度图像，再根据该灰度图像中像素点的灰度值，计算亮度幅值向量图像，从而实现根据该亮度幅值向量图像对待处理图像进行调整，即利用该亮度幅值向量图像对待处理图像进行光均纠正，从而得到调整后的目标图像，3d打印机根据该目标图像进行打印，即可提高打印机的打印精度。
57.进一步地，为了更好地说明上述光亮度均匀性的调节过程，作为对上述实施例的细化和扩展，本发明实施例提供了另一种光亮度均匀性的调节方法，如图2所示，但不限于此，该方法包括：
58.201、获取原始图像。
59.202、对所述原始图像进行缩小，以使所述原始图像的分辨率与所述显示装置的曝光区域的分辨率相同。
60.由于图像采集设备如摄像机的分辨率与3d打印设备的显示装置的曝光区域的分辨率通常不可能完全一致，本发明实施例中，为了得到平滑度和清晰度更好的原始图像，可以采用分辨率大于显示装置的曝光区域的分辨率的图像采集设备对曝光区域在曝光状态下的图像进行采集，然后将采集到的图像缩小至与显示装置的曝光区域的分辨率相同，以便得到超分辨率图像即原始图像，从而提高原始图像的平滑度和清晰度，更有利于后续得到清晰的亮度幅值向量图像，进行有利于对待处理出现进行光均纠正，更好地提高打印机的打印精度。
61.203、对所述原始图像进行灰度处理，得到所述原始图像对应的灰度图像。
62.204、根据所述灰度图像中像素点的灰度值，得到所述灰度图像对应的标准灰度图像，所述标准灰度图像中像素点的灰度值都相同。
63.其中，标准灰度图像中像素点的灰度值都相同，可以得到一个亮度平面，以便根据该亮度平面得到亮度幅值向量图像。
64.对于本发明实施例，根据所述灰度图像中像素点的灰度值，得到所述灰度图像对应的标准灰度图像的步骤，具体可以包括：统计所述灰度图像中所有像素点的灰度值对应
的频次，并建立频率直方图；删除所述频率直方图中所述频次小于预设值的灰度值，得到目标直方图；根据所述目标直方图中的灰度值以及对应的频次，计算得到标准灰度值；根据所述标准灰度值调整所述灰度图像，得到所述标准灰度图像。通过统计灰度图像中所有像素点的灰度值出现的次数并建立频率直方图，去掉频次较低的像素点，便相当于去掉采样数据中的噪点，从而利用去掉噪点的目标直方图计算得到标准灰度值，再根据该标准灰度值调整灰度图像而得到标准灰度图像，这样得到的标准灰度图像能够更为准确。其中，根据所述目标直方图中的灰度值以及对应的频次计算标准灰度值的具体计算过程可以为：将目标直方图中的各个灰度值分别和对应的频次相乘，然后对所有灰度值对应的乘积求和得到总灰度值，最后将该总灰度值除以总频次(即像素点的个数)，即可得到标准灰度值。
65.或者，所述根据灰度图像中像素点的灰度值，得到标准灰度图像的步骤，具体也可以包括：将所述灰度图像中所有像素点的灰度值进行作和计算，得到总灰度值；将所述总灰度值除以所述像素点的数量，得到所述标准灰度图像。
66.需要说明的是，由于不同的3d打印设备的显示装置存在差异，因此对于不同的显示装置会得到不同的标准灰度图像。
67.205、根据所述标准灰度图像对所述灰度图像进行灰度值计算，得到所述亮度幅值向量图像。
68.对于本发明实施例，所述步骤205具体可以包括：获取所述灰度图像与所述标准灰度图像中同一位置像素点的灰度值，将得到的两个灰度值进行差值计算，得到第一灰度差值；根据所述第一灰度差值调整所述灰度图像，得到所述亮度幅值向量图像。通过将获取到的灰度图像和标准灰度图像中同一位置像素点的灰度值做差，会得到若干个与灰度图像中各个像素点相对应的第一灰度差值，这些第一灰度差值有正值也有负值，负值记为向下，正值记为向上，那么根据这些第一灰度差值对灰度图像进行调整，即可得到亮度幅值向量图像。
69.206、获取所述待处理图像与所述亮度幅值向量图像中同一位置像素点的灰度值，将得到的两个灰度值进行差值计算，得到第二灰度差值；
70.207、根据所述第二灰度差值调整所述待处理图像，得到所述目标图像，所述目标图像中像素点之间的灰度值之差在预设范围内。
71.其中，待处理图像可以为三维模型的层切片图像。对于本发明实施例，将获取到的待处理图像和亮度幅值向量图像中同一位置像素点的灰度值做差而得到第二灰度差值，并根据该第二灰度差值调整待处理图像，从而实现对待处理图像中各个像素点的灰度值进行补偿，即降低亮度较高的像素点的灰度值，提高亮度较低的像素点的灰度值，从而实现光均纠正，最终得到光均纠正后的目标图像。
72.需要说明的是，理论上目标图像中各像素点的灰度值均相同，但实际上会存在偏差，故目标图像中像素点之间的灰度值之差可允许在预设范围内，该预设范围可以为5-10，比如：目标图像中各像素点的灰度值可以为125，130，128，123等，即偏差在5-10内。该预设范围也可为其他预设灰度值，旨在显示装置各点的光能量值均等，或光能量值之差非常小即可。
73.本发明实施例还提供了一种打印方法，如图3所示，该打印方法包括：
74.301、获取待打印图像，并根据所述待打印图像打印三维模型；其中，所述待打印图
像为前述的光亮度均匀性的调节方法得到的目标图像。
75.对于本发明实施例，该打印方法由打印设备执行，该光亮度均匀性的调节方法可以由独立于该打印设备的电子设备执行，比如：电子设备为计算机。将打印机显示屏全屏曝光状态下的照片上传给计算机，计算机执行前述步骤101至步骤104，得到目标图像。最后，再将目标图像传输给打印设备以打印三维模型。
76.该光亮度均匀性的调节方法也可以由该打印设备执行，比如：打印设备集成了图像采集装置，且具备较高的计算机处理能力，打印设备执行前述步骤101至步骤104，得到目标图像并基于目标图像打印三维模型。其中，在打印设备执行步骤104时，已获取到待处理图像，即：层切片图像。
77.该光亮度均匀性的调节方法也可以分别由电子设备和打印设备执行，比如：电子设备为计算机，将打印机显示屏全屏曝光状态下的照片上传给计算机，计算机执行前述步骤101至步骤103，得到亮度幅值向量图像。然后，将亮度幅值向量图像作为预存图像存入打印设备，并将待处理图像，即：层切片图像，传输给打印设备，打印设备执行步骤104得到目标图像，并基于目标图像打印三维模型。
78.具体实现过程可参见图1所示实施例，在此不再赘述。
79.对于该亮度均匀性的调节方法由独立于该打印设备的电子设备执行的情况，用户可以通过手动方式将包含有目标图像的文件拷贝到打印装置402上，可以通过有线或无线方式将包含有目标图像的文件从电子设备传输至打印设备，以使得打印设备可以获取到目标图像，并根据该目标图像打印三维模型。
80.本发明实施例中，对于该亮度均匀性的调节方法由独立于该打印设备的电子设备执行的情况，可以减轻打印设备的处理压力，同时，可以解决打印设备在图像处理过程中打印效率较慢或无法打印的问题。
81.本发明实施例还提供了一种打印系统，如图4所示，该打印系统400包括图像处理装置401和打印装置402；
82.图像处理装置401，用于执行上述的光亮度均匀性的调节方法，以得到目标图像；
83.打印装置402，用于根据所述目标图像打印三维模型。
84.在该打印系统中，执行上述的光亮度均匀性的调节方法由图像处理装置401完成，该图像处理装置401可以为独立于打印装置402的任意电子设备，用户可以通过手动方式将包含有目标图像的文件拷贝到打印装置402上，可以通过有线或无线方式将包含有目标图像的文件从电子设备传输至打印装置402，这样打印装置402可以获取到目标图像，并根据该目标图像打印三维模型；或者，该图像处理装置401可以为打印装置402的一部分，以使得打印装置402可以直接获取到目标图像，并根据该目标图像打印三维模型。
85.其中，该图像处理装置401包括：
86.获取模块，用于获取原始图像，所述原始图像为3d打印设备的显示装置的曝光区域在曝光状态下的被采集图像；
87.第一处理模块，用于对所述原始图像进行灰度处理，得到所述原始图像对应的灰度图像；
88.计算模块，用于根据所述灰度图像中像素点的灰度值，计算亮度幅值向量图像；
89.调整模块，用于根据所述亮度幅值向量图像对待处理图像进行调整，得到目标图
像。
90.进一步地，所述计算模块具体用于：根据所述灰度图像中像素点的灰度值，得到所述灰度图像对应的标准灰度图像，所述标准灰度图像中像素点的灰度值都相同；根据所述标准灰度图像对所述灰度图像进行灰度值计算，得到所述亮度幅值向量图像。
91.进一步地，所述计算模块具体还用于：统计所述灰度图像中所有像素点的灰度值对应的频次，并建立频率直方图；删除所述频率直方图中所述频次小于预设值的灰度值，得到目标直方图；根据所述目标直方图中的灰度值以及对应的频次，计算得到标准灰度值；根据所述标准灰度值调整所述灰度图像，得到所述标准灰度图像。
92.进一步地，所述计算模块具体还用于：获取所述灰度图像与所述标准灰度图像中同一位置像素点的灰度值，将得到的两个灰度值进行差值计算，得到第一灰度差值；根据所述第一灰度差值调整所述灰度图像，得到所述亮度幅值向量图像
93.进一步地，所述调整模块包括：
94.计算子模块，用于获取所述待处理图像与所述亮度幅值向量图像中同一位置像素点的灰度值，将得到的两个灰度值进行差值计算，得到第二灰度差值，所述待处理图像为三维模型的层切片图像。
95.调整子模块，用于根据所述第二灰度差值调整所述待处理图像，得到所述目标图像，所述目标图像中像素点之间的灰度值之差在预设范围内。
96.进一步地，该图像处理装置401还包括：
97.第二处理模块，用于对所述原始图像进行缩小，以使所述原始图像的分辨率与所述显示装置的曝光区域的分辨率相同。
98.其中，打印装置402包括：
99.打印模块，用于根据所述目标图像打印三维模型。
100.具体地，打印装置402能够实现本发明实施例中图3所示方法实施例的全过程，以及达到相同的有益效果，为避免重复，在此不再赘述。
101.本发明实施例还提供了一种打印设备，如图5所示，该打印设备500包括处理器501、存储器502及存储在存储器502上并可在处理器501上运行的程序或指令，所述程序或指令被处理器501执行时实现上述的光亮度均匀性的调节方法的步骤。该打印设备500能够实现本发明实施例中图1所示方法实施例的全过程，以及达到相同的有益效果，为避免重复，在此不再赘述。
102.本发明实施例还提供了一种存储介质，该存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现上述的光亮度均匀性的调节方法的步骤，且能够达到相同的技术效果，为避免重复，在此不再赘述。其中，该存储介质可以为计算机可读存储介质，如只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或光盘等。
103.显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或
步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
104.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。