本发明公开了基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，包括如下步骤：步骤100、调整拍照装置的参数，并通过拍照装置获得石窟照片；步骤200、通过多种软件编辑图像依次执行定点头像、雕刻修复、3D雕刻打印模型导出；步骤300、安装打印软件并调试参数，导入3D雕刻打印模型进行打印获得石窟修复模型；通过简单的平面拍照，运行多种软件依次进行定点裁剪、雕刻修复、3D雕刻打印模型导出等步骤对石窟的局部复原有较好的呈现效果，通过实体造像转浮雕效果进而达到立体结构的再现，从而实现不接触即达到立体显示和展示的目的。
1.基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100、调整拍照装置的参数，并通过拍照装置获得石窟照片；
步骤200、通过软件编辑图像，依次执行圈定修复区域、雕刻修复和3D雕刻打印模型的导出；
步骤300、3D雕刻打印模型的校正，将已经导出的3D雕刻打印模型导入ZBrush软件中对外形构造进行处理，获得3D雕刻打印模型的数字模型；对石窟像进行三维扫描，获得其表面形状的STL模型，将数字模型与STL模型进行对比，并标定出具有误差的点或面，通过误差的相反值修改数字模型，并将修改后的数字模型转换成3D雕刻打印模型；
步骤400、安装打印软件并调试参数，导入校正后的3D雕刻打印模型进行打印获得石窟修复模型。
2.根据权利要求1所述的基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，其特征在于，在步骤100中，拍照装置具体为相机，并且设置相机的拍照参数：大小为70cm*50cm，分辨率为72像素。
3.根据权利要求1所述的基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，其特征在于，在步骤200中，编辑图像中应用的软件依次分别为Adobe Photoshop CC、Autodesk Mudbox和Autodesk 3ds Max，其中，Adobe Photoshop CC通过裁剪工具裁剪石窟照片，Autodesk Mudbox对裁剪后的石窟照片进行雕刻修复，Autodesk 3ds Max对修复后的石窟照片进行导出，获得3D雕刻打印模型。
4.根据权利要求3所述的基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，其特征在于，应用Autodesk Mudbox对裁剪后的石窟照片进行雕刻修复的具体步骤为：首先，新建Plane基础模型，并且初始化Plane基础模型光滑至初级，再重复上述步骤使得Plane基础模型光滑至中级或高级，使得Plane基础模型达到102400面数；
其次，添加裁剪后的照片，并修改照片后缀名称，调整照片的大小，使得照片匹配Plane基础模型的大小，设置照片的具体属性，得到石窟的浮雕图；
第三，在获得的浮雕图上进行立体效果修正，在Plane基础模型上雕刻模型，并不断重复上述步骤进行立体效果的修正，得到立体模型原型；
最后，在立体模型原型上逐次弥补残损部分，获得完整的立体模型，并保存立体模型。
5.根据权利要求4所述的基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，其特征在于，将上述步骤中获得的浮雕图进行立体效果修正，修正的具体步骤为：打开Adobe Photoshop CC，通过执行命令“图像-调整-去色”和“图像-调整-曲线”，并且在曲线中设置参数获得修正后的图像，将修正后的图像另存备用。
6.根据权利要求4所述的基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，其特征在于，对浮雕原型进行残损部分弥补的具体步骤为：选中残损部分，在Autodesk Mudbox软件中通过工具设置来设置具体的参数，该参数通过直观观察进行实时调整，将弥补结果反馈至Plane基础模型上进行立体模型的雕刻，重复上述步骤多次，直至残损部分修复完全，再进行下一个残损部分的修复。
7.根据权利要求3所述的基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，其特征在于，在Autodesk 3ds Max中直接打开浮雕模型，通过导出模型命令导出3D雕刻打印模型。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，其特征在于，在对石窟像进行3D打印前，通过多重软件进行编辑时，在形成3D雕刻打印模型后在3D雕刻打印模型表面刻画纹理。
9.根据权利要求1所述的基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，在步骤400中，依次以默认路径安装Python、Python优化组件和AnyPrint，调试3D打印机并导入修复打印模型，调试参数包括检测电脑硬件的运行环境和软件参数的调试生成打印文件，进行3D打印。
10.根据权利要求9所述的基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，其特征在于，打印文件的生成具体调试步骤为：导入以STL为后缀的3D雕刻打印模型文件，打开Anyprint-3D，执行命令“文件-打开—修复打印模型”，找到相应的STL文件路径，选择打开，生成S3G文件，其中S3G文件会自动存放在与GCode文件相同的目录下直接用USB数据线传输或者将生成的S3G文件复制到SD卡的根目录并插入打印机，即可打印。
基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及3D打印技术领域，具体为基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法。
背景技术
[0002] 传统的石窟造像的获得是经过平面设计再到基础雕塑开凿一系列工程，实施难度大，成本高。现代科技发展获得石窟造像可以三维扫描后经过技术修复获得三维模型，再经过3D打印可以获得同样的石窟。3D打印是一种快速成型技术，它是以数字模型文件为基础运行打印耗材通过逐层打印的方式来构建立体物体，它与普通打印技术原理相同。
[0003] 石窟造像由于特殊的环境等因素，极容易在自然环境中被损坏，而要想获得石窟的复原模型，则是必须困难的，在现有技术中，通过3D打印进行恢复的主要方法如申请号为201510679629.8公开的一种3D打印技术修复文物的方法：采用先进高精度三维扫描仪对文物进行1∶1扫描，采用云密集三维软件进行逆向工程设计重构，使用3D打印设备打印文物缺损部件，使用3D打印部件补配文物。但是这种方法是针对于高精度的文物而言的，对于石窟造像等来说，这种技术的缺陷是数据处理难度大，成本耗费巨大，该缺陷主要体现在石窟佛像巨大，采用三维扫描采集的数据将会十分庞大，不利于数据的后续处理，而且在针对性的进行复原时，往往会由于连接处的连接关系导致数据扫描不全，进而不能获得完整的数据链。而且还不能直接获得石窟造像的复原模型，后续还需要通过多种方式进行处理才能获得相应的所需求的模型。
发明内容
[0004] 为了克服现有技术方案的不足，本发明提供基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，对石窟的局部复原有较好的呈现效果，比如损毁的造像五官(眼耳口鼻)、法器、四肢、配件等有较好的处理效果，很好实现实体造像转浮雕效果，能有效的解决背景技术提出的问题。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤100、调整拍照装置的参数，并通过拍照装置获得石窟照片；
[0008] 步骤200、通过软件编辑图像，依次执行圈定修复区域、雕刻修复和3D雕刻打印模型的导出；
[0009] 步骤300、3D雕刻打印模型的校正，将已经导出的3D雕刻打印模型导入ZBrush软件中对外形构造进行处理，获得3D雕刻打印模型的数字模型；对石窟像进行三维扫描，获得其表面形状的STL模型，将数字模型与STL模型进行对比，并标定出具有误差的点或面，通过误差的相反值修改数字模型，并将修改后的数字模型转换成3D雕刻打印模型；
[0010] 步骤400、安装打印软件并调试参数，导入校正后的3D雕刻打印模型进行打印获得石窟修复模型。
[0011] 作为本发明一种优选的技术方案，在步骤100中，拍照装置具体为相机，并且设置相机的拍照参数：大小为70cm*50cm，分辨率为72像素。
[0012] 作为本发明一种优选的技术方案，在步骤200中，编辑图像中应用的软件依次分别为Adobe Photoshop CC、Autodesk Mudbox和Autodesk 3ds Max，其中，Adobe Photoshop CC通过裁剪工具裁剪石窟照片，Autodesk Mudbox对裁剪后的石窟照片进行雕刻修复，Autodesk 3ds Max对修复后的石窟照片进行导出，获得3D雕刻打印模型。
[0013] 作为本发明一种优选的技术方案，应用Autodesk Mudbox对裁剪后的石窟照片进行雕刻修复的具体步骤为：
[0014] 首先，新建Plane基础模型，并且初始化Plane基础模型光滑至初级，再重复上述步骤使得Plane基础模型光滑至中级或高级，使得Plane基础模型达到102400面数；
[0015] 其次，添加裁剪后的照片，并修改照片后缀名称，调整照片的大小，使得照片匹配Plane基础模型的大小，设置照片的具体属性，得到石窟的浮雕图；
[0016] 第三，在获得的浮雕图上进行立体效果修正，在Plane基础模型上雕刻模型，并不断重复上述步骤进行立体效果的修正，得到立体模型原型；
[0017] 最后，在立体模型原型上逐次弥补残损部分，获得完整的立体模型，并保存立体模型。
[0018] 作为本发明一种优选的技术方案，将上述步骤中获得的浮雕图进行立体效果修正，修正的具体步骤为：打开Adobe Photoshop CC，通过执行命令“图像-调整-去色”和“图像-调整-曲线”，并且在曲线中设置参数获得修正后的图像，将修正后的图像另存备用。
[0019] 作为本发明一种优选的技术方案，对浮雕原型进行残损部分弥补的具体步骤为：选中残损部分，在Autodesk Mudbox软件中通过工具设置来设置具体的参数，该参数通过直观观察进行实时调整，将弥补结果反馈至Plane基础模型上进行立体模型的雕刻，重复上述步骤多次，直至残损部分修复完全，再进行下一个残损部分的修复。
[0020] 作为本发明一种优选的技术方案，在Autodesk 3ds Max中直接打开浮雕模型，通过导出模型命令导出3D雕刻打印模型。
[0021] 作为本发明一种优选的技术方案，在对石窟像进行3D打印前，通过多重软件进行编辑时，在形成3D雕刻打印模型后在3D雕刻打印模型表面刻画纹理。
[0022] 作为本发明一种优选的技术方案，在步骤400中，依次以默认路径安装Python、Python优化组件和AnyPrint，调试3D打印机并导入修复打印模型，调试参数包括检测电脑硬件的运行环境和软件参数的调试生成打印文件，进行3D打印。
[0023] 作为本发明一种优选的技术方案，打印文件的生成具体调试步骤为：导入以STL为后缀的3D雕刻打印模型文件，打开Anyprint-3D，执行命令“文件-打开—修复打印模型”，找到相应的STL文件路径，选择打开，生成S3G文件，其中S3G文件会自动存放在与GCode文件相同的目录下直接用USB数据线传输或者将生成的S3G文件复制到SD卡的根目录并插入打印机，即可打印。
[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0025] 本发明通过运行多种软件依次进行定点裁剪、雕刻修复、3D雕刻打印模型导出等步骤对石窟的局部复原有较好的呈现效果，比如损毁的造像五官(眼耳口鼻)、法器、四肢、配件等有较好的处理效果，很好实现实体造像转浮雕效果。
附图说明
[0026] 图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0028] 实施例：
[0029] 如图1所示，本发明提供了基于多重软件编辑再3D打印获取石窟复原模型的方法，包括如下步骤：
[0030] 步骤100、调整拍照装置的参数，并通过拍照装置获得石窟照片。
[0031] 在本实施方式中，拍照装置具体为相机，并且设置相机的拍照参数：大小为70cm*50cm，分辨率为72像素。只要能够采集到上述参数的照相装置均可以在本技术方案中使用，包括但不限于手机、数码相机等。为了更好的说明本实施方式的具体原理和工作方式，在本申请中，以石窟的佛像作为具体的对象进行分析，因此，通过上述方法获得的照片命名为“照片佛像.jpg”。
[0032] 步骤200、通过多种软件编辑图像依次执行圈定修复区域、雕刻修复、3D雕刻打印模型导出。
[0033] 在步骤200中，多种软件依次分别为Adobe Photoshop CC 2015、Autodesk Mudbox2015和Autodesk 3ds Max 2015，其中，Adobe Photoshop CC 2015通过裁剪工具裁剪石窟照片，例如对石窟佛像的头部进行模型复原，那么将“照片佛像.jpg”通过裁剪后重新命名为“佛头01.jpg”，具体内容包含佛像的头部，设定其参数：大小为20cm*25cm，分辨率为72像素，Autodesk Mudbox2015对裁剪后的石窟照片进行雕刻修复，Autodesk 3ds Max 2015对修复后的石窟照片进行导出，获得3D雕刻打印模型。
[0034] 在本实施方式中，为了便于数据的传递，上述软件均采用2015版本，然而其它版本的软件也能够满足本技术方案的需求，采用2015版本只不过是本实施方式的一个优选实施例。另外，在上述中，Autodesk Mudbox 2015用于制作高精级数百万面的3d模型，Autodesk 3ds Max 2015用于三维初级模型的编辑，后期底模高精度模型渲染降低电脑高硬件需求。
[0035] 在上述中，进一步需要阐述的是，应用Autodesk Mudbox2015对裁剪后的石窟照片进行雕刻修复的具体步骤为：
[0036] 首先，打开Autodesk Mudbox2015，新建Plane基础模型，并且通过命令“mesh-add new subdivision level”初始化Plane基础模型光滑至初级，再重复上述步骤使得Plane基础模型光滑至中级或高级，使得Plane基础模型达到102400面数，在一般意义上，只需要首先初始化Plane基础模型光滑至3级，再重复上述步骤使得Plane基础模型光滑至5级即可达到102400面数，在上述初始化的过程中，始终使用相同的命令：“mesh-add new subdivision level”。
[0037] 其次，在stencil面板中添加裁剪后的照片，修改后缀为“.stencil”，在本实施方式中，在Autodesk Mudbox2015中雕刻界面中，在stencil面板添加“佛头01.jpg”为stencil，在sculpt tools下选择sculpt工具调整照片的大小，使得照片匹配Plane基础模型的大小，再次通过sculpt工具在属性界面设置照片的具体属性，得到石窟的浮雕图。
[0038] 第三，由于直接编辑立体效果不强，在获得的浮雕图上进行立体效果修正，将上述步骤中获得的浮雕图进行立体效果修正，修正的具体步骤为：打开Adobe Photoshop CC 2015，通过执行命令“图像-调整-去色”和“图像-调整-曲线”，并且在曲线中设置参数获得修正后的图像，将修正后的图像另存备用，在Plane基础模型上雕刻模型，并不断重复上述步骤进行立体效果的修正，得到浮雕原型，依据上述实施例，将其存为“佛头02.jpg”。
[0039] Adobe Photoshop CC 2015通过执行命令“图像-调整-去色”和“图像-调整-曲线”，得到对比度较大的黑白信息图，石窟用此软件得到调整的平面图，是为了得到凹凸的信息，以此图作为凹凸信息在plan基础模型面片上建立浮雕效果立体模型。
[0040] 进行立体效果修复后的模型立体感不强，这是因为存在残损，因此，就有必要进行修补，在浮雕原型上逐次弥补残损部分，获得完整的浮雕模型，在objects工具中保存浮雕模型。
[0041] 对浮雕原型进行残损部分弥补的具体步骤为：选中残损部分，并在stencil面板点击off按钮，关闭stencil，选择sculpt工具，在工具设置中设置具体的参数，该参数通过直观观察进行实时调整，将弥补结果反馈至Plane基础模型上进行立体模型的雕刻，重复上述步骤多次，直至残损部分修复完全，再进行下一个残损部分的修复。
[0042] 步骤300、3D雕刻打印模型的校正，将已经导出的3D雕刻打印模型导入ZBrush软件中对外形构造进行处理，获得3D雕刻打印模型的数字模型；对石窟像进行三维扫描，获得其表面形状的STL模型，将数字模型与STL模型进行对比，并标定出具有误差的点或面，通过误差的相反值修改数字模型，并将修改后的数字模型转换成3D雕刻打印模型。
[0043] 对于3D雕刻打印模型的外形构造进行修复的原因如下所述：
[0044] 第一，对于较大范围的缺损，仅仅通过软件的雕刻和立体效果修复是不能准确修复的，这是由于软件本身不能够自动把握外形构造之间的比例关系，必须进行校正；
[0045] 第二，对3D雕刻打印模型的外形构造修复，有利于对表面纹理的刻画，同时能够更好的把控外形构造，更加逼真的恢复石窟像的模型。
[0046] 在对石窟像进行三维扫描，其扫描所获的模型仍然是残损的，因此必须依据扫描所获得的数据进行延展，而本实施方式中扫描获得数据为STL格式，通过该格式的数据进行外延展，并且获得近似的数字模型，然后通过人工校正作为校正的模板STL模型。
[0047] 在本实施方式中，由于残损部分是通过计算机软件的雕刻立体修复或者数字格式的外延而形成，因此，在形成的实际模型中，其残损部分总是会有不协调或者不衔接的地方，必须对石窟像进行适应性的修饰，在对石窟像进行3D打印前，通过多重软件进行编辑时，在形成3D雕刻打印模型后在3D雕刻打印模型表面刻画纹理。
[0048] 步骤400、安装打印软件并调试参数，导入3D雕刻打印模型进行打印获得石窟修复模型。
[0049] 在本实施方式中，电脑硬件的运行环境具体为：
[0050]
[0051] 在Autodesk 3ds Max 2013中直接打开浮雕模型，通过export导出模型命令导出3D雕刻打印模型。具体的依次以默认路径安装Python、Python优化组件和AnyPrint，调试3D打印机并导入修复打印模型，调试参数包括检测电脑硬件的运行环境和软件参数的调试生成打印文件，进行3D打印。
[0052] 在本实施方式中，导入以STL为后缀的3D雕刻打印模型文件，打开Anyprint-3D，执行命令“文件-打开—修复打印模型”，找到相应的STL文件路径，选择打开，生成S3G文件，其中S3G文件会自动存放在与GCode文件相同的目录下，直接用USB数据线传输即可打印，在上述中，将生成的S3G文件复制到SD卡的根目录并插入打印机进行高效率打印。
[0053] 通过多种软件重构缺损部件的模型，实现对石窟佛像进行修复和复原，再转入3D打印设备进行3D打印，通过简单的平面拍照技术就可以实现立体结构的再现，并且还可以对残损的部件进行修补和修饰，从而实现不接触即达到立体显示和展示的目的。
[0054] 基于上述，本发明对石窟的局部复原有较好的呈现效果，比如损毁的造像五官(眼耳口鼻)、法器、四肢、配件等有较好的处理效果，很好实现实体造像转浮雕效果，特别是针对石窟艺术的旅游产品开发有较好的可行性。
[0055] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
