CN107305556A - 用于3d打印的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于3D打印的装置及方法。根据本公开的3D对象检测装置包括一个或多个处理电路，被配置为：获取3D对象的形状鲁棒值；匹配3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的3D标本的形状鲁棒值；在3D对象的形状鲁棒值与3D标本的形状鲁棒值匹配的情况下，根据匹配的3D标本的设计鲁棒值，确定3D对象的设计鲁棒值；以及基于形状鲁棒值的匹配结果和确定结果对3D对象进行检测。使用根据本公开的用于3D打印的装置及方法，可以使得3D模型的拥有者、设计者和制造者能够保护该3D模型不受知识产权的侵犯。

Description

用于3D打印的装置及方法
技术领域
本公开涉及3D打印的技术领域，具体地涉及3D对象检测装置、3D对象检测方法、建立3D标本数据库的装置、建立3D标本数据库的方法、3D打印机和3D对象识别***。
背景技术
这个部分提供了与本公开有关的背景信息，这不一定是现有技术。
3D打印技术，也称作AM(Additive Manufacturing，增材制造)技术、快速成型(Rapid Prototyping)制造技术或者立体光刻(Stereolithography)技术，是一种在计算机辅助下根据3D模型文件制作3D实体的技术。3D打印技术可以使用不同的打印材料，例如塑料、树脂、陶瓷和金属等。低价的3D打印机常用的材料例如PLA(polylactic acid，聚乳酸)或ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。3D打印技术适用于打印玩偶模型、原型***、大型机械和汽车等各种物体。
随着近年来关于3D打印的专利过期以及低价的3D打印机的出现，使得3D打印技术得到广泛的使用。除工业中使用外，3D打印机成为家用也成为可能。与3D打印技术的发展相伴，低价的3D扫描设备也相应地出现。随着3D打印技术及3D扫描技术的广泛使用，如何对3D模型进行知识产权保护，如专利、版权或者设计专利的保护，成为新的挑战。一方面，3D打印机可以很容易的根据已有的3D模型文件重新打印出盗版或仿冒的3D实体；另一方面，即使没有现成的3D模型文件，仍然可以利用3D扫描技术来对已有的3D实体进行3D扫描，重构出3D模型文件并进而通过3D打印机生成盗版或仿冒的3D实体。在这种情况下，3D模型的拥有者、设计者和制造者希望保护该3D模型的知识产权变得十分困难。
在现有的知识产权保护技术中，DRM(Digital Rights Management，数字版权保护)被用来控制数字内容的使用和分发。DRM技术已经用来保护音乐，电影以及电子书等数字内容。DRM技术主要是通过特定的软件要求用户输入授权信息并限制在特定的设备上访问等，或者通过对内容加密来限制未获授权的访问。因此，DRM技术仅仅可以用来保护3D模型文件的分发，而不能防止通过3D扫描技术来重构3D实体的行为。
另一种可以用于3D打印的知识产权保护的技术是3D水印技术。3D水印技术通过在3D实体中使用不同的材料或者采用与3D实体的其它部分不同的精细结构来嵌入水印等版权信息，从而可以通过X射线或者红外等方法来检测不同材料或结构，进而识别所嵌入的水印。与传统的数字水印技术类似，这种3D水印技术需要嵌入到3D实体中，十分复杂。
因而，如何能够实现3D模型的知识产权保护，同时无需在3D模型的实体中嵌入水印是3D打印技术领域的一项挑战。本公开希望提出用于3D打印的装置及方法，以解决上述技术问题中的至少一个。
发明内容
这个部分提供了本公开的一般概要，而不是其全部范围或其全部特征的全面披露。
本公开的目的在于提出一种3D对象检测装置、3D对象检测方法、建立3D标本数据库的装置、建立3D标本数据库的方法、3D打印机和3D对象识别***，以使得3D模型的拥有者、设计者和制造者能够较为容易地保护该3D模型不受知识产权的侵犯。
根据本公开的一方面，提供了一种3D对象检测装置，包括：一个或多个处理电路，所述处理电路被配置为执行以下操作：获取所述3D对象的形状鲁棒值；匹配所述3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的3D标本的形状鲁棒值，其中，所述3D对象的形状鲁棒值包括所述3D对象的整体的3D形状的鲁棒特征，所述3D标本的形状鲁棒值包括所述3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征；在所述3D对象的形状鲁棒值与所述3D标本的形状鲁棒值匹配的情况下，根据匹配的所述3D标本的设计鲁棒值，确定所述3D对象的设计鲁棒值；以及基于所述形状鲁棒值的匹配结果和所述确定结果对所述3D对象进行检测。
根据本公开的另一方面，提供了一种建立3D标本数据库的方法，包括：根据3D标本生成所述3D标本的形状鲁棒值和所述3D标本的设计鲁棒值，其中，所述3D标本的形状鲁棒值包括所述3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征，并且所述3D标本的设计鲁棒值包括所述3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征；基于所述3D标本、所述3D标本的形状鲁棒值和所述3D标本的设计鲁棒值生成所述3D标本的记录；以及将生成的所述记录存储到所述3D标本数据库中。
根据本公开的另一方面，提供了一种3D打印机，包括：接收器，配置成接收3D对象的模型文件；以及根据本公开的3D对象检测装置，配置成基于所述3D对象的模型文件检测所述3D对象。
根据本公开的另一方面，提供了一种3D对象识别***，包括：3D扫描仪，配置成扫描3D对象，以获得所述3D对象的模型文件；以及根据本公开的3D对象检测装置，配置成基于所述3D对象的模型文件检测所述3D对象。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于建立3D标本数据库以对3D对象进行检测的装置，包括：一个或多个处理电路，所述处理电路被配置为执行以下操作：根据3D标本生成所述3D标本的形状鲁棒值和所述3D标本的设计鲁棒值，其中，所述3D标本的形状鲁棒值包括所述3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征，并且所述3D标本的设计鲁棒值包括所述3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征；基于所述3D标本、所述3D标本的形状鲁棒值和所述3D标本的设计鲁棒值生成所述3D标本的记录；以及将生成的所述记录存储到所述3D标本数据库中。
根据本公开的另一方面，提供了一种3D对象检测方法，包括：获取所述3D对象的形状鲁棒值；匹配所述3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的3D标本的形状鲁棒值，其中，所述3D对象的形状鲁棒值包括所述3D对象的整体的3D形状的鲁棒特征，所述3D标本的形状鲁棒值包括所述3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征；在所述3D对象的形状鲁棒值与所述3D标本的形状鲁棒值匹配的情况下，根据匹配的所述3D标本的设计鲁棒值，确定所述3D对象的设计鲁棒值；以及基于所述形状鲁棒值的匹配结果和所述确定结果对所述3D对象进行检测。
使用根据本公开的用于3D打印的装置和方法，可以根据3D标本生成形状鲁棒值和设计鲁棒值，并由此生成3D标本的记录存储在3D标本数据库中。这样一来，3D模型的拥有者、设计者和制造者可以将所有需要进行知识产权保护的3D模型都变成3D标本，以记录的形式将这些3D标本存储在数据库中，并进行维护和管理。进一步，当需要检测3D对象是否源自3D标本数据库时，可以将3D对象的形状鲁棒值与3D标本的形状鲁棒值相匹配，如果匹配，则继续匹配3D标本的设计鲁棒值和3D对象的设计鲁棒值，从而确定检测结果。由于设计鲁棒值包括了3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征，这样一来，无需在3D实体中嵌入水印，仅需根据设计鲁棒值就可以确定3D对象是否源自3D标本，使得对3D标本数据库中的3D标本进行知识产权保护变得更加容易。此外，由于本公开中用到的是鲁棒特征，因此在3D扫描过程中所产生的形状上误差或尺度的改变，不影响特征匹配的结果，从而使得匹配结果十分精确。
从在此提供的描述中，进一步的适用性区域将会变得明显。这个概要中的描述和特定例子只是为了示意的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
在此描述的附图只是为了所选实施例的示意的目的而非全部可能的实施，并且不旨在限制本公开的范围。在附图中：
图1是图示根据本公开的一个实施例的用于建立3D标本数据库的装置的结构的框图；
图2是图示根据本公开的另一个实施例的用于建立3D标本数据库的装置的结构的框图；
图3是图示根据本公开的又一个实施例的用于建立3D标本数据库的装置的结构的框图；
图4是图示采用3D标本的全局特征来生成3D标本的形状鲁棒值的过程的示意图；
图5是图示采用3D标本的局部特征来生成3D标本的形状鲁棒值的过程的示意图；
图6是图示根据本公开的实施例的3D标本的示例；
图7是生成图6中所示的示例的鲁棒特征的过程的示意图；
图8是图示图6中所示的示例的特定区域的示例；
图9是生成图8中所示的示例的鲁棒特征的过程的示意图；
图10是图示根据本公开的实施例的建立3D标本数据库的方法的流程图；
图11是图示根据本公开的一个实施例的3D对象检测装置的结构的框图；
图12是图示根据本公开的另一个实施例的3D对象检测装置的结构的框图；
图13是图示根据本公开的又一个实施例的3D对象检测装置的结构的框图；
图14是图示根据本公开的又一个实施例的3D对象检测装置的结构的框图；
图15是图示根据本公开的实施例的3D对象检测方法的流程图；
图16是图示根据本公开的实施例的3D打印机的结构的框图；
图17是图示根据本公开的实施例的3D对象识别***的结构的框图；
图18示出了根据本公开的实施例的提供在线3D对象检测服务的过程的示意图；
图19示出了根据本公开的实施例的能够对违禁物品进行识别的3D打印机的结构的框图；以及
图20示出了根据本公开的实施例的违禁物品识别***的结构的框图。
虽然本公开容易经受各种修改和替换形式，但是其特定实施例已作为例子在附图中示出，并且在此详细描述。然而应当理解的是，在此对特定实施例的描述并不打算将本公开限制到公开的具体形式，而是相反地，本公开目的是要覆盖落在本公开的精神和范围之内的所有修改、等效和替换。要注意的是，贯穿几个附图，相应的标号指示相应的部件。
具体实施方式
现在参考附图来更加充分地描述本公开的例子。以下描述实质上只是示例性的，而不旨在限制本公开、应用或用途。
提供了示例实施例，以便本公开将会变得详尽，并且将会向本领域技术人员充分地传达其范围。阐述了众多的特定细节如特定部件、装置和方法的例子，以提供对本公开的实施例的详尽理解。对于本领域技术人员而言将会明显的是，不需要使用特定的细节，示例实施例可以用许多不同的形式来实施，它们都不应当被解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，没有详细地描述众所周知的过程、众所周知的结构和众所周知的技术。
在本公开中，术语“3D对象”、“3D实体”、“3D标本”和“3D模型”指的是真实的具有三维结构的物体，而术语“3D模型文件”和“3D标本的记录”指的是上述真实的具有三维结构的物体的数据文件，也就是说，一旦获取了这样的数据文件，3D打印机利用3D材料就可以打印出这样的数据文件所对应的3D实体。
前文中提到，3D打印机可以很容易的根据已有的3D模型文件重新打印出盗版或仿冒的3D实体，也可以利用3D扫描技术来对已有的3D实体进行3D扫描，重构出3D模型文件并进而通过3D打印机生成盗版或仿冒的3D实体。然而，由于生成的盗版或仿冒的3D实体是根据重构出来的3D模型文件打印的，因而其在结构上必然与原来的3D模型不同，因而如何能够精确地检测出这种结构上的不同进而能够保护该3D模型的知识产权是一个很大的挑战。针对以上技术问题，提出了根据本公开的技术方案。
实施例1
在这个实施例中，提供了一种用于建立3D标本数据库的装置。图1是图示根据本公开的一个实施例的用于建立3D标本数据库的装置的结构的框图。
如图1所示，装置100可以包括处理电路110。需要说明的是，装置100既可以包括一个处理电路110，也可以包括多个处理电路110。
进一步，处理电路110可以包括各种分立的功能单元以执行各种不同的功能和/或操作。需要说明的是，这些功能单元可以是物理实体或逻辑实体，并且不同称谓的单元可能由同一个物理实体实现。
例如，如图1所示，处理电路110可以包括鲁棒值生成单元111和记录生成单元112。
根据本公开的实施例，鲁棒值生成单元111可以根据3D标本生成3D标本的形状鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值。进一步，鲁棒值生成单元111可以将生成的3D标本的形状鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值发送到记录生成单元112。
在本公开的实施例中，3D标本的形状鲁棒值包括3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征，3D标本的设计鲁棒值包括3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征。根据本公开的实施例，3D标本的特定区域可以是3D标本的拥有者、设计者和制造者根据实际的需要自定义的位于3D标本上的特定区域，例如包括商标的特定区域、形状上比较特殊的特定区域、代表了该3D标本的特色的特定区域等。
根据本公开的实施例，记录生成单元112可以基于3D标本、3D标本的形状鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值生成3D标本的记录。这里，记录生成单元可以从鲁棒值生成单元111来获取3D标本的形状鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值。进一步，记录生成单元112可以将生成的记录存储到3D标本数据库中。
由此可见，根据本公开的上述实施例，用于建立3D标本数据库的装置100可以根据3D标本、3D标本的形状鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值生成3D标本的记录。这样一来，使得在3D标本数据库中存储的3D标本都具有独特的特征数据，即便存在两个外形上十分类似的3D标本，其记录中的数据也会不同，便于3D标本的存储和管理。进一步，在后续对其它3D对象进行检测时，能够更加容易地确定出3D对象与3D标本数据库中的3D标本之间的区别，从而实现3D标本的知识产权保护。
图2是图示根据本公开的另一个实施例的用于建立3D标本数据库的装置的结构的框图。在图2中，用于建立3D标本数据库的装置100还包括存储单元120，用于存储3D标本数据库。在这个实施例中，记录生成单元112将生成的3D标本的记录发送到存储单元120以存储到3D标本数据库。根据本公开的实施例，装置100不仅能够建立3D标本数据库，还能够存储3D标本数据库，这样仅需要对装置100实行加密等操作就可以保护其中的3D标本数据库。然而，当3D标本的记录逐渐增多时，装置100的存储容量可能有限，无法承受大量的3D标本记录。
根据本公开的上述实施例，在图2中所示的装置100中还可以包括通信单元(未示出)，以用于获取3D标本的模型数据，进而鲁棒值生成单元111可以根据3D标本的模型数据来生成3D标本的形状鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值。进一步，通信单元还可以将3D标本数据库中的3D标本的记录中的信息发送到其它装置或设备，以使得其它装置或设备利用3D标本数据库中的3D标本的记录中的信息对其它3D对象进行检测，这部分内容将在后面的实施例中详细介绍。
图3是图示根据本公开的又一个实施例的用于建立3D标本数据库的装置的结构的框图。在图3中，装置100还可以包括通信单元130，用于发送生成的记录以将记录存储到3D标本数据库中。在这个实施例中，3D标本数据库位于与装置100不同的其它装置中，因而当记录生成单元生成3D标本的记录以后，可以通过通信单元130例如经由网络将记录发送到3D标本数据库中。根据本公开的实施例，装置100仅用于建立3D标本数据库，而不用于存储3D标本数据库，可以使得3D标本数据库由专门的装置来存储和维护，能够更好地管理3D标本数据库，同时使得装置100可以更加小型化和便携化。然而在这个实施例中，需要对装置100和3D标本数据库都进行加密才能够保护3D标本数据库中的3D标本。
下面将结合图4和5来描述鲁棒值生成单元111如何生成3D标本的形状鲁棒值和设计鲁棒值。
根据本公开的实施例，鲁棒值生成单元111可以包括特征点确定单元、鲁棒特征确定单元和量化单元。
根据本公开的实施例，特征点确定单元可以确定3D标本的特征点和3D标本的特定区域的特征点。
鲁棒特征确定单元可以根据3D标本的特征点确定3D标本的形状鲁棒特征，并可以根据3D标本的特定区域的特征点确定3D标本的设计鲁棒特征。这里，3D标本的形状鲁棒特征可以表示3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征，而设计鲁棒特征可以表示3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征。根据本公开的实施例，鲁棒特征确定单元可以根据本领域中任何公知的方法或算法来生成3D标本的鲁棒特征，例如，鲁棒特征生成单元可以利用3D SURF(Speed Up Robust Feature，快速鲁棒特征)、哈里斯3D特征(Harris 3D feature)、内在形状特征(intrinsic ShapeSignatures)、D2形状特征(D2 Shape feature)算法来生成3D标本的鲁棒特征。
量化单元可以对3D标本的形状鲁棒特征进行量化以生成3D标本的形状鲁棒值，并可以对3D标本的设计鲁棒特征进行量化以生成3D标本的设计鲁棒值。根据本公开的实施例，对鲁棒特征进行量化可以包括对鲁棒特征进行矢量量化。
根据本公开的实施例，可以用哈希值来表示鲁棒值。也就是说，3D标本的形状鲁棒值可以包括3D标本的形状鲁棒哈希值，3D标本的设计鲁棒值可以包括3D标本的设计鲁棒哈希值。
根据本公开的实施例，量化单元可以对每个特征点的每一个维度矢量量化为一个或多个比特。当对每个特征点的每一个维度矢量量化为一个比特时，首先对特征点作聚类；然后对每个聚类中的每一维度分别计算平均值；对于每个特征点的每一维矢量，如果大于平均值，则量化为1，否则量化为0。当对每个特征点的每一个维度矢量量化为多个比特时，首先对特征点作聚类；然后对每个聚类中的每一维度分别计算平均值，根据平均值设定多个量化区间，每个区间对应多个比特的二进制值。对于每个特征点的每一维矢量，如果落在某个量化区间内，则量化为该区间多个比特。量化区间越多，特征点匹配的准确度越高，但是最终的鲁棒哈希值越长。
形状鲁棒值的生成
根据本公开的实施例，鲁棒值生成单元可以采用3D标本的全局特征来生成3D标本的形状鲁棒值，也可以采用3D标本的局部特征来生成3D标本的形状鲁棒值。
采用全局特征
图4是图示采用3D标本的全局特征来生成3D标本的形状鲁棒值的过程的示意图。在图4中，以著名的“斯坦福兔子”模型(http://graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/)为例对采用全局特征来生成形状鲁棒值的过程进行了说明，并且这种采用3D标本的全局特征来生成3D标本的形状鲁棒值的方法可以采用例如参考文献1(RyutarouOhbuchi,Takahiro Minamitani,Tsuyoshi Takei,Shape-similarity searchof 3D models by using enhanced shape functions,International Journal ofComputer Applications in Technology(IJCAT),pp.70-85,Vol.23,No.2/3/4,2005)中的方法。
如图4所示，首先，特征点确定单元可以根据3D标本的全局特征确定3D标本的特征点，作为特征点集合。这里，可以采用本领域公知的任何方法来根据3D标本的全局特征生成3D标本的特征点集合，本公开在下文中仅给出一个示例，但并没有限定作用。
首先，将3D标本的表面分为多个三角形面；然后，计算所有三角形面的总面积，并以每个三角形面的面积在总面积中所占的比重作为该三角形面的选取概率；接下来，按照三角形面的选取概率来选取三角形面，总共选择N个特征点(N可以根据实际需要定义)，其中如果三角形面X的面积在总面积中所占比重为q，则三角形面X被选中的次数为N×q；接下来，在任一选中的三角形面(该三角形面的顶点坐标为(A,B,C))中，按下述公式(1)来选择三角形面中的位置P作为特征点。其中r1和r2为[0，1]区间的随机数。
在特征点确定单元确定了3D标本的特征点集合之后，接下来，如图4所示，鲁棒特征确定单元可以根据3D标本的特征点确定3D标本的形状鲁棒特征。首先，鲁棒特征确定单元计算选取的N个特征点两两之间(即特征点对之间)的距离。接下来，计算距离的分布函数，其中x轴上的点表示特征点之间的距离值，y轴上的点表示某一个距离值所对应的分布概率，即该距离值在所有的距离值中所占的百分比。接下来，将对分布函数做抽样后计算直方图得到的多维矢量作为3D标本的形状鲁棒特征。该矢量的维度等于对分布做抽样的抽样数，每一维度的值等于落在该抽样区间内的概率的平均值。
在鲁棒特征确定单元确定了3D标本的形状鲁棒特征之后，量化单元可以确定3D标本的形状鲁棒值，例如包括多个比特的形状鲁棒哈希值。
根据本公开的上述实施例，鲁棒值生成单元采用3D标本的全局特征来生成3D标本的形状鲁棒值。
这里的鲁棒特征计算基于在3D标本表面的随机点的，具有随机抽样下各种变换的不变性，如对于刚体运动和镜像变换的不变性等；同时随机抽样也使得最终的鲁棒特征对于细微的扰动，如加入随机噪声，表面有小的凸凹变化，裂缝等具有鲁棒性。另外这里的鲁棒特征也具有尺度变换下的鲁棒性，即在3D标本放大或缩小的情况下鲁棒特征不变或变换不大。鲁棒性和特征匹配的准确性也与参数的选择有关。其中随机点的选择数，抽样的密度越高，最终计算出的特征的匹配准确性越高，相应鲁棒性越低；反之则鲁棒性较高。实际应用中具体参数的选择需要实验来确定。
采用局部特征
图5是图示采用3D标本的局部特征来生成3D标本的形状鲁棒值的过程的示意图。在图5中，仍然以著名的“斯坦福兔子”模型为例对采用局部特征来生成形状鲁棒值进行了说明。
如图5所示，首先，特征点确定单元可以根据3D标本的局部特征确定3D标本的特征点，作为特征点集合。这里，可以采用本领域公知的任何方法来根据3D标本的局部特征生成3D标本的特征点集合，本公开在下文中仅给出一个示例，但并没有限定作用。
在这个示例中，特征点确定单元可以从3D标本表面的形状的顶点中来选取特征点。图5中间的图示出了3D标本表面的形状的部分，在这个部分中最高点代表了该3D标本表面形状的一个顶点。特征点确定单元可以确定3D标本表面形状的所有顶点，并对每个顶点根据其法矢量和临近点的法矢量来计算其特征点值，选择具有局部最大特征点值的顶点即角点(corner point)作为特征点。图5右侧的图示出了3D标本的特征点集合，其中，每个黑色实心点表示一个特征点。
在特征点确定单元确定了3D标本的特征点集合之后，接下来，鲁棒特征确定单元可以根据3D标本的特征点确定3D标本的形状鲁棒特征。下面给出一个非限制性的示例。鲁棒特征确定单元对每个特征点计算SURF特征值并将生成的特征值集合作为3D形状鲁棒特征。其中每个SURF特征都是一个多维矢量。
在鲁棒特征确定单元确定了3D标本的形状鲁棒特征之后，量化单元可以确定3D标本的形状鲁棒值，例如包括多个比特的形状鲁棒哈希值。
根据本公开的上述实施例，鲁棒值生成单元采用3D标本的局部特征来生成3D标本的形状鲁棒值。
这里的3D鲁棒特征具有变换操作下的鲁棒性，如非刚性变换，拓扑变换，局部或全局的尺度变换，加性噪声，表面的孔洞，散粒噪声，降采样等。
值得注意的是，前文虽然论述了采用全局特征和局部特征来生成形状鲁棒值的方法，但是3D形状鲁棒值的计算方法不局限于此，只要计算出的特征具有应用所要求的鲁棒性均可应用，3D形状的尺度变换，噪声，表面的细小变化，裂缝，孔洞等在3D扫描和打印过程中可能引入的各种变化等。
设计鲁棒值的生成
根据本公开的实施例，鲁棒值生成单元可以采用3D标本的特定区域的全局特征来生成3D标本的设计鲁棒值，也可以采用3D标本的特定区域的局部特征来生成3D标本的设计鲁棒值。
采用全局特征
在采用全局特征来生成3D标本的设计鲁棒值与采用全局特征生成3D标本的形状鲁棒值相类似。唯一不同的是这里的全局特征指的是特定区域的全局特征。换句话说，首先，特征点确定单元可以根据3D标本的特定区域的全局特征确定3D标本的特定区域的特征点，作为特征点集合。在特征点确定单元确定了3D标本的特定区域的特征点集合之后，接下来，鲁棒特征确定单元可以根据3D标本的特定区域的特征点确定3D标本的设计鲁棒特征。在鲁棒特征确定单元确定了3D标本的设计鲁棒特征之后，量化单元可以确定3D标本的设计鲁棒值，例如包括多个比特的形状鲁棒哈希值。
采用局部特征
在采用局部特征来生成3D标本的设计鲁棒值与采用局部特征生成3D标本的设计鲁棒值相类似。唯一不同的是这里的局部特征指的是特定区域的局部特征。换句话说，首先，特征点确定单元可以根据3D标本特定区域的局部特征确定3D标本的特定区域的特征点，作为特征点集合。例如，特征点确定单元可以从3D标本的特定区域的表面的形状的顶点中来选取特征点。在特征点确定单元确定了3D标本的特定区域的特征点集合之后，接下来，鲁棒特征确定单元可以根据3D标本的特定区域的特征点确定3D标本的设计鲁棒特征。在鲁棒特征确定单元确定了3D标本的设计鲁棒特征之后，量化单元可以确定3D标本的设计鲁棒值，例如包括多个比特的设计鲁棒哈希值。
下面将结合图6-9来具体说明鲁棒值生成单元111的具体操作。
图6是图示根据本公开的实施例的3D标本的示例。如图6所示，该3D标本大体上由一个长方体和一个三棱柱610组成。三棱柱610是该3D标本上形状比较特殊的区域，也可能在三棱柱610上携带了商标，也有可能该三棱柱610代表了这个3D标本的特色。在这样的情况下，这个3D标本的拥有者、设计者或者制造者可以将三棱柱610定义为这个3D标本的特定区域。值得注意的是，在图6中所示的示例中，为了便于说明的目的，示意性给出了一个3D标本的示例。在实际的应用中，3D标本的形状及其特定区域会比这样的示例要复杂的多。
图7是图示生成图6中所示的示例的鲁棒特征的示意图。这里，采用了全局特征来生成图6中所示的示例的形状鲁棒特征。如图7所示，x轴表示图6中所示3D标本的特征点之间的距离值，y轴表示距离的分布函数，将对这样的分布函数做抽样后计算直方图得到的多维矢量作为图6中所示的3D标本的形状鲁棒特征。
图8是图示图6中所示的示例的特定区域的示例。图9是图示生成图8中所示的示例的鲁棒特征的示意图。这里，采用了全局特征来生成图8中所示的示例的形状鲁棒特征。如图9所示，x轴表示图8中所示3D标本的特定区域的特征点之间的距离值，y轴表示距离的分布函数，将对这样的分布函数做抽样后计算直方图得到的多维矢量作为图8中所示的3D标本的特定区域的鲁棒特征，即图6中所示的3D标本的设计鲁棒特征。
根据本公开的实施例，记录生成单元112可以基于3D标本、3D标本的形状鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值生成3D标本的记录。
根据本公开的实施例，除上述参数外，记录生成单元112还可以基于3D标本的形状鲁棒特征和3D标本的设计鲁棒特征生成3D标本的记录。
下面给出一个3D标本数据库中存储记录的示例，但是本领域技术人员应当理解，这样的示例并不是限制性的，3D标本数据库的管理者和维护者还可以根据实际的需要按照其他形式来存储3D标本的记录。
表1 3D标本数据库的存储示例
在上述表格中，每一行代表了3D标本数据库中的一条记录。针对每一条记录，前文中已经介绍了形状鲁棒特征、设计鲁棒特征、形状鲁棒值和设计鲁棒值。这里，描述信息包括该3D标本的形状描述、特定区域的形状描述，特定区域相对于3D标本的位置描述等；知识产权信息这里包含3D标本及特定区域的信息，如设计专利，实用新型专利等，商标的注册信息等；3D模型文件指的是3D标本本身。在3D标本数据库中，包括多个这样的记录。
在如上所述实施例中，提供了一种用于建立3D标本数据库的装置100，可以根据3D标本、3D标本的形状鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值生成3D标本的记录，便于3D标本的存储和管理。
实施例2
在这个实施例中，提供了一种用于建立3D标本数据库的方法。图10是图示根据本公开的实施例的建立3D标本数据库的方法的流程图。
如图10所示，首先，在步骤S1010中，根据3D标本生成3D标本的形状鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值。根据本公开的实施例，3D标本的形状鲁棒值包括3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征，并且3D标本的设计鲁棒值包括3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征。
接下来，在步骤S1020中，基于3D标本、3D标本的形状鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值生成3D标本的记录。
接下来，在步骤S1030中，将生成的记录存储到3D标本数据库中。
优选地，将生成的记录存储到3D标本数据库中包括将生成的记录存储到本地的3D标本数据库中。
优选地，将生成的记录存储到3D标本数据库中包括经由网络将生成的记录存储到3D标本数据库中。
优选地，采用3D标本的全局特征来生成3D标本的形状鲁棒值。
优选地，采用3D标本的局部特征来生成3D标本的形状鲁棒值。
优选地，采用3D标本的特定区域的全局特征来生成3D标本的设计鲁棒值。
优选地，采用3D标本的特定区域的局部特征来生成3D标本的设计鲁棒值。
在这个实施例中，执行建立3D标本数据库的方法的装置可以是实施例1中的装置100，因此在实施例1中描述的各种实施方式都适用于此。也就是说，根据本公开的实施例的用于建立3D标本数据库的方法的上述各个步骤的各种具体实施方式在前面介绍用于建立3D标本数据库的装置100时已经作过详细描述，在此不再重复说明。
实施例3
这个实施例提供了一种3D对象检测装置。图11是图示根据本公开的一个实施例的3D对象检测装置的结构的框图。
如图11所示，装置1100可以包括处理电路1110。需要说明的是，装置1100既可以包括一个处理电路1110，也可以包括多个处理电路1110。
进一步，处理电路1110可以包括各种分立的功能单元以执行各种不同的功能和/或操作。需要说明的是，这些功能单元可以是物理实体或逻辑实体，并且不同称谓的单元可能由同一个物理实体实现。
例如，如图11所示，处理电路1110可以包括获取单元1111、匹配单元1112、确定单元1113和检测单元1114。
根据本公开的实施例，获取单元1111可以获取3D对象的形状鲁棒值。根据本公开的实施例，获取单元1111可以有很多种方式来获取3D对象的形状鲁棒值。在一个实施例中，获取单元1111可以获取3D对象的模型文件，然后根据3D对象的模型文件计算3D对象的形状鲁棒值。在又一个实施例中，获取单元1111可以直接从其它装置或者装置1100的其它单元中获取3D对象的形状鲁棒值。在本公开中，3D对象与前文中所述的3D标本并没有本质的区别，都表示具有三维结构的3D实体，仅仅为了区别，将3D标本数据库中存储的那些记录所对应的3D实体称为3D标本，而将待检测的3D实体称为3D对象。进一步，在本公开中，3D对象的形状鲁棒值的定义与计算方法可以与前文中3D标本的形状鲁棒值的定义与计算方法相同。也就是说，3D对象的形状鲁棒值包括3D对象的整体的3D形状的鲁棒特征。
根据本公开的实施例，当获取单元1111获取3D对象的模型文件，然后根据3D对象的模型文件计算3D对象的形状鲁棒值时，获取单元1111可以包括特征点确定单元、鲁棒特征确定单元和量化单元(未示出)。其中，特征点确定单元可以根据3D对象的模型文件来确定3D对象的特征点。鲁棒特征确定单元可以根据3D对象的特征点确定3D对象的形状鲁棒特征。量化单元可以对3D对象的形状鲁棒特征进行量化以生成3D对象的形状鲁棒值。根据本公开的实施例，可以用哈希值来表示鲁棒值。也就是说，3D对象的形状鲁棒值可以包括3D对象的形状鲁棒哈希值。
根据本公开的实施例，3D对象的形状鲁棒值可以是采用3D对象的全局特征来生成的，也可以是采用3D对象的局部特征来生成的。
前文中所述的装置100中的鲁棒值生成单元111中的关于生成3D标本的形状鲁棒值的各种实施例都适用于3D对象的形状鲁棒值的生成，在此不再赘述。
进一步，获取单元1111可以将获取的3D对象的形状鲁棒值发送到匹配单元1112。
根据本公开的实施例，匹配单元1112可以匹配3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的3D标本的形状鲁棒值。这里，3D标本的形状鲁棒值包括3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征。根据本公开的实施例，匹配单元1112可以从获取单元1111获取3D对象的形状鲁棒值。这里，3D标本数据库可以是前文中所述的装置100建立的3D标本数据库，匹配单元1112可以从3D标本数据库获取所有3D标本的形状鲁棒值，并将3D对象的形状鲁棒值与所有3D标本的形状鲁棒值相匹配。进一步，匹配单元1112可以确定匹配的结果，匹配的结果包括两种：匹配结果为是表示3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的一个3D标本相匹配；以及匹配结果为否表示3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的所有3D标本都不匹配。
根据本公开的实施例，在3D对象的形状鲁棒值与3D标本的形状鲁棒值匹配的情况下，确定单元1113可以根据匹配的3D标本的设计鲁棒值，确定3D对象的设计鲁棒值。这里，匹配单元1112确定3D对象与3D标本数据库中的一个标本的形状鲁棒值相匹配时，匹配单元1112可以进一步将匹配的3D标本的相关信息，例如3D标本的编号和模型文件等发送到确定单元1113。确定单元1113可以从3D标本数据库获取匹配的3D标本的设计鲁棒值，并根据这个设计鲁棒值确定3D对象的设计鲁棒值。进一步，确定单元1113可以将3D对象的设计鲁棒值发送到检测单元1114。
根据本公开的实施例，检测单元1114可以基于形状鲁棒值的匹配结果和确定单元1113的确定结果对3D对象进行检测。根据本公开的实施例，检测单元1114可以基于形状鲁棒值的匹配结果和3D对象的设计鲁棒值来对3D对象进行检测。
如上所述，根据本公开的实施例，对3D对象进行检测时，可以将3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的3D标本的形状鲁棒值相匹配，如果匹配，则继续根据匹配的3D标本确定3D对象的设计鲁棒值，并根据3D对象的设计鲁棒值确定检测结果。由于3D标本的设计鲁棒值包括了3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征，这样一来，无需在3D标本中嵌入水印，仅需根据3D对象的设计鲁棒值就可以对3D对象进行检测，使得对3D标本数据库中的3D标本进行知识产权保护变得更加容易。
根据本公开的实施例，匹配单元1112可以包括计算单元和判断单元(未示出)。
根据本公开的实施例，计算单元可以计算3D对象的形状鲁棒值与3D标本的形状鲁棒值之间的汉明距离。前文中提到，形状鲁棒值可以包括形状鲁棒哈希值，也就是说，形状鲁棒值包括多个比特位。汉明距离是本领域中比较公知的用于比较两个字符串的方法，汉明距离表示两个相同长度的字符串中不同的比特位的数量。根据本公开的实施例，计算单元可以对3D对象的形状鲁棒值和3D标本数据库中每一个3D标本的形状鲁棒值进行异或运算，将结果中为1的比特位的个数作为3D对象与这一个3D标本的形状鲁棒值的汉明距离。以这样的方式，计算单元可以计算出3D对象与每一个3D标本的形状鲁棒值的汉明距离，并可以将这些汉明距离发送到判断单元。
根据本公开的实施例，判断单元可以基于汉明距离与预定阈值的比较结果来确定3D对象的形状鲁棒值是否与3D标本相匹配。具体地，当3D对象与一个3D标本的形状鲁棒值的汉明距离小于第一预定阈值时，判断单元确定3D对象的形状鲁棒值与这一个3D标本的形状鲁棒值相匹配；当3D对象与一个3D标本的形状鲁棒值的汉明距离大于或等于第一预定阈值时，判断单元确定3D对象的形状鲁棒值与这一个3D标本的形状鲁棒值不相匹配。以这样的方式，可以判断3D对象与每一个3D标本是否匹配。这里，预定阈值可以根据实际的需要或者经验值来设定。
根据上文中所述的实施例，如果匹配单元1112确定出3D对象与一个3D标本相匹配，可以将这个3D标本的相关信息，例如3D标本的编号、3D标本的模型文件等通知确定单元1113。接下来，确定单元1113可以从3D标本数据库根据这个3D标本的相关信息来查找这个3D标本的设计鲁棒值和描述信息等。
根据本公开的实施例，确定单元1113可以确定3D对象上与匹配的3D标本的特定区域相对应的区域为3D对象的特定区域。前文中提到，3D标本数据库中的记录的描述信息包括3D标本的形状描述、特定区域的形状描述，特定区域相对于3D标本的位置描述等信息。因此，确定单元1113可以确定出3D标本的特定区域。进一步，由于3D对象与这个3D标本的形状鲁棒值是匹配的，因此该3D对象与3D标本在整体的3D形状上是类似的，因而可以将3D对象上与3D标本的特定区域相对应的区域确定为3D对象的特定区域。例如，3D对象和3D标本都是一只兔子的模型，而3D标本的特定区域为兔子的嘴部，那么3D对象的特定区域就确定为兔子的嘴部，这个嘴部与3D标本的兔子嘴部是相对应的部分。
根据本公开的实施例，在确定了3D对象的特定区域之后，确定单元1113可以根据3D对象的特定区域的3D形状的鲁棒特性确定3D对象的设计鲁棒值。
在本公开中，3D对象的设计鲁棒值的定义与计算方法可以与前文中3D标本的设计鲁棒值的定义与计算方法相同。也就是说，3D标本的设计鲁棒值包括3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征。3D对象的设计鲁棒值包括3D对象的特定区域的3D形状的鲁棒特征。
根据本公开的实施例，确定单元1113也可以包括特征点确定单元、鲁棒特征确定单元和量化单元(未示出)。其中，特征点确定单元可以根据3D对象的模型文件来确定3D对象的特定区域的特征点。鲁棒特征确定单元可以根据3D对象的特定区域的特征点确定3D对象的设计鲁棒特征。量化单元可以对3D对象的设计鲁棒特征进行量化以生成3D对象的设计鲁棒值。根据本公开的实施例，可以用哈希值来表示鲁棒值。也就是说，3D对象的设计鲁棒值可以包括3D对象的设计鲁棒哈希值。
根据本公开的实施例，3D对象的设计鲁棒值可以是采用3D对象的特定区域的全局特征来生成的，也可以是采用3D对象的特定区域的局部特征来生成的。
前文中所述的装置100中的鲁棒值生成单元111中的关于生成3D标本的设计鲁棒值的各种实施例都适用于3D对象的设计鲁棒值的生成，在此不再赘述。
图12是图示根据本公开的另一个实施例的3D对象检测装置的结构的框图。如图12所示，3D对象检测装置除了可以包括上述的获取单元1111、匹配单元1112、确定单元1113和检测单元1114以外，还可以包括匹配单元1115。
根据本公开的实施例，匹配单元1115可以匹配3D对象的设计鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值。这个3D标本是形状鲁棒值与3D对象相匹配的那个3D标本。根据本公开的实施例，匹配单元1115可以从确定单元1113获取3D对象的设计鲁棒值，并且可以从3D标本数据库获取匹配的3D标本的设计鲁棒值，也可以从确定单元1113来获取匹配的3D标本的设计鲁棒值。进一步，匹配单元1115可以将3D对象的设计鲁棒值与匹配的3D标本的设计鲁棒值相匹配。进一步，匹配单元1115可以确定匹配的结果，匹配的结果包括两种：匹配结果为是表示3D对象的设计鲁棒值与3D标本相匹配；以及匹配结果为否表示3D对象的设计鲁棒值与3D标本不匹配。
根据本公开的实施例，匹配单元1115可以采用与匹配单元1112相类似的方法来判断3D对象的设计鲁棒值是否与3D标本相匹配。也就是说，匹配单元1115也可以包括计算单元和判断单元(未示出)。计算单元可以计算3D对象的设计鲁棒值与3D标本的设计鲁棒值之间的汉明距离。前文中提到，设计鲁棒值可以包括设计鲁棒哈希值，也就是说，设计鲁棒值包括多个比特位。计算单元可以对3D对象的设计鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值进行异或运算，将结果中为1的比特位的个数作为3D对象与3D标本的设计鲁棒值的汉明距离。计算单元可以将这个汉明距离发送到判断单元。接下来，判断单元可以基于汉明距离与预定阈值的比较结果来确定3D对象的设计鲁棒值是否与3D标本相匹配。具体地，当3D对象与3D标本的设计鲁棒值的汉明距离小于第二预定阈值时，判断单元确定3D对象的设计鲁棒值与3D标本的设计鲁棒值相匹配；当3D对象与3D标本的设计鲁棒值的汉明距离大于或等于第二预定阈值时，判断单元确定3D对象的设计鲁棒值与3D标本的设计鲁棒值不相匹配。这里，预定阈值可以根据实际的需要或者经验值来设定。
在这个实施例中，检测单元1114还可以基于形状鲁棒值的匹配结果和设计鲁棒值的匹配结果对3D对象进行检测。
根据本公开的实施例，检测单元1114对3D对象的检测可以包括确定3D对象是否源自3D标本数据库中的3D标本。例如，检测3D对象是否是3D标本数据库中的3D标本的盗版或者仿冒品，或者3D对象是否是出于某些原因禁止被3D打印的对象，例如诸如***之类的违禁品，或者违反国家法律的人体器官等等。
根据本公开的实施例，检测单元1114可以根据以下操作来判断3D对象是否源自3D标本数据库中的3D标本：当匹配单元1115确定设计鲁棒值的匹配的结果为是时，确定3D对象源自3D标本数据库中的与其相匹配的3D标本；当匹配单元1115确定设计鲁棒值的匹配结果为否时，或者当匹配单元1112确定形状鲁棒值的匹配结果为否时，确定3D对象不源自3D标本数据库中的3D标本。
如上所述，在这个实施例中，对3D对象进行检测时，可以将3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的3D标本的形状鲁棒值相匹配，如果匹配，则继续根据匹配3D标本和3D对象的设计鲁棒值。只有当设计鲁棒值相匹配才确定3D对象源自3D标本。由于3D标本的设计鲁棒值包括了3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征，这样一来，无需在3D标本中嵌入水印，仅需根据3D对象的形状鲁棒值和设计鲁棒值就可以对3D对象进行检测，使得对3D标本数据库中的3D标本进行知识产权保护变得更加容易。
图13是图示根据本公开的又一个实施例的3D对象检测装置的结构的框图。如图3所示，3D对象检测装置1100除了包括上述的获取单元1111、匹配单元1112、确定单元1113和检测单元1114以外，还可以包括存储器1120，用于存储3D标本数据库。
在这个实施例中，匹配单元1112可以从存储器1120上的3D标本数据库来获取3D标本的形状鲁棒值，确定单元1113可以从存储器1120上的3D标本数据库来获取3D标本的设计鲁棒值和描述信息，从而实现各自的功能。
在这个实施例中，检测装置1100的处理单元1110还可以包括匹配单元1115。在这样的实施例中，匹配单元1115可以从确定单元1113来获取3D标本的设计鲁棒值，也可以直接从存储器1120的3D标本数据库来获取3D标本的设计鲁棒值。从而实现其功能。
在这个实施例中，检测装置1100包括了存储器1120，使得3D标本数据库处于本地，处理电路1110中的各个单元都可以直接从存储器1120来获取3D标本数据库的各种信息，十分方便。
图14是图示根据本公开的又一个实施例的3D对象检测装置的结构的框图。如图14所示，检测装置1100除了包括上述的获取单元1111、匹配单元1112、确定单元1113和检测单元1114以外，还可以包括通信单元1130，用于从其它装置来获取3D标本数据库。这里，通信单元1130可以具有收发机的功能，并可以经由网络与其它装置上存储的3D标本数据库进行通信。
在这个实施例中，匹配单元1112可以通过通信单元1130从3D标本数据库来获取3D标本的形状鲁棒值，确定单元1113可以通过通信单元1130从3D标本数据库来获取3D标本的设计鲁棒值和描述信息，从而实现各自的功能。
在这个实施例中，检测装置1100的处理单元1110还可以包括匹配单元1115。在这样的实施例中，匹配单元1115可以从确定单元1113来获取3D标本的设计鲁棒值，也可以通过通信单元1130直接从3D标本数据库来获取3D标本的设计鲁棒值。从而实现其功能。
在这个实施例中，检测装置1100包括了通信单元1130，通过网络与3D标本数据库通信，使得3D标本数据库处于其它专用的装置中，从而能够更好地管理3D标本数据库，同时装置1100只具有检测3D对象的功能，而不存储3D标本数据库，使得装置1100可以更加小型化和便携化。
实施例4
在这个实施例中，提供了一种3D对象检测的方法。图15是图示根据本公开的实施例的3D对象检测的方法的流程图。
如图15所示，首先，在步骤S1510中，获取3D对象的形状鲁棒值。
接下来，在步骤S1520中，匹配3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的3D标本的形状鲁棒值，其中，3D对象的形状鲁棒值包括3D对象的整体的3D形状的鲁棒特征，3D标本的形状鲁棒值包括3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征。
接下来，在步骤S1530中，在3D对象的形状鲁棒值与3D标本的形状鲁棒值匹配的情况下，根据匹配的3D标本的设计鲁棒值，确定3D对象的设计鲁棒值。
接下来，在步骤S1540中，基于形状鲁棒值的匹配结果和确定结果对3D对象进行检测。
优选地，采用3D对象的全局特征来生成3D对象的形状鲁棒值。
优选地，采用3D对象的局部特征来生成3D对象的形状鲁棒值。
优选地，匹配3D对象的形状鲁棒值与3D标本的形状鲁棒值包括：计算3D对象的形状鲁棒值与3D标本的形状鲁棒值之间的汉明距离；以及当汉明距离小于第一预定阈值时，确定3D对象的形状鲁棒值与3D标本的形状鲁棒值相匹配。
优选地，3D标本的设计鲁棒值包括3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征。
优选地，根据匹配的3D标本的设计鲁棒值确定3D对象的设计鲁棒值包括：确定3D对象上与匹配的3D标本的特定区域相对应的区域为3D对象的特定区域；以及根据3D对象的特定区域的3D形状的鲁棒特性确定3D对象的设计鲁棒值。
优选地，方法还包括：匹配3D对象的设计鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值，并且基于形状鲁棒值的匹配结果和设计鲁棒值的匹配结果对3D对象进行检测。
优选地，匹配3D对象的设计鲁棒值和3D标本的设计鲁棒值包括：计算3D对象的设计鲁棒值与3D标本的设计鲁棒值之间的汉明距离；以及当汉明距离小于第二预定阈值时，确定3D对象的设计鲁棒值与3D标本的设计鲁棒值相匹配。
优选地，基于形状鲁棒值的匹配结果和设计鲁棒值的匹配结果对3D对象进行检测包括确定3D对象是否源自3D标本数据库中的3D标本。
优选地，确定3D对象是否源自3D标本数据库中的3D标本包括：当设计鲁棒值的匹配的结果为是时，确定3D对象源自3D标本数据库中的3D标本；以及当形状鲁棒值的匹配结果或者设计鲁棒值的匹配的结果为否时，确定3D对象不源自3D标本数据库中的3D标本。
优选地，3D标本数据库存储在本地。
优选地，方法还包括经由网络与3D标本数据库进行通信。
在这个实施例中，执行3D对象检测方法的装置可以是实施例3中的装置1100，因此在实施例3中描述的各种实施方式都适用于此。也就是说，根据本公开的实施例的用于执行3D对象检测的方法的上述各个步骤的各种具体实施方式在前面介绍用于3D对象检测的装置1100时已经作过详细描述，在此不再重复说明。
实施例5
在这个实施例中提供了一种3D打印机。图16是图示根据本公开的实施例的3D打印机的结构的框图。
如图16所示，3D打印机1600包括接收器1610和3D对象检测装置1100。
根据本公开的实施例，接收器1610可以接收3D对象的模型文件。这里，3D对象可以是任何需要或者希望进行3D打印的具有三维结构的3D实体。进一步，3D对象的模型文件中包括了可以打印该3D对象所需要的任何信息，接收器1610接收到3D对象的模型文件后，可以将3D对象的模型文件发送到3D对象检测装置1100，用于3D对象检测装置1100对该3D对象进行检测。具体地，接收器1610可以将3D对象的模型文件发送到3D对象检测装置1100的处理电路1110中的获取单元1111。接下来，获取单元1111可以根据3D对象的模型文件获取该3D对象的形状鲁棒值，从而使得3D检测装置1100的其它单元执行相应的操作。
根据本公开的实施例，3D对象检测装置1100可以是实施例3中的各种实施方式中的3D对象检测装置1100。因此，在实施例3中所描述的各种实施方式都适用于这里的3D对象检测装置1100。
根据本公开的实施例，3D打印机1600还可以包括3D打印单元(未示出)，用于根据3D对象检测装置1100的检测结果对3D对象执行3D打印。
根据本公开的实施例，当3D对象检测装置1100的检测单元1114确定该3D对象不源自3D标本数据库中的3D标本时，打印单元可以对3D对象执行3D打印。进一步，当3D对象检测装置1100的检测单元1114确定该3D对象源自3D标本数据库中的3D标本时，打印单元不对3D对象执行3D打印。
根据本公开的实施例，在对3D对象进行3D打印之前，可以先对需要打印的3D对象进行检测，只有当3D对象没有源自3D标本数据库中的3D标本时才执行打印的功能。以这样的方式，可以避免打印那些盗版和仿冒品，从而实现对3D标本数据库中的3D标本的知识产权保护。
实施例6
这个实施例提供了一种3D对象识别***。图17是图示根据本公开的实施例的3D对象识别***的结构的框图。
如图17所示，3D对象识别***1700包括3D扫描仪1710和3D对象检测装置1100。
根据本公开的实施例，3D扫描仪1710可以扫描3D对象以获得3D对象的模型文件。3D扫描仪1710可以是本领域中任何公知的3D扫描仪，也可以采用本领域中任何公知的技术来执行3D扫描。同样地，3D对象可以是任何需要或者希望进行3D打印的具有三维结构的3D实体。进一步，3D对象的模型文件中包括了可以打印该3D对象所需要的任何信息，3D扫描仪1710通过扫描获得3D对象的模型文件后，可以将3D对象的模型文件发送到3D对象检测装置1100，用于3D对象检测装置1100对该3D对象进行检测。具体地，3D扫描仪1710可以将3D对象的模型文件发送到3D对象检测装置1100的处理电路1110中的获取单元1111。接下来，获取单元1111可以根据3D对象的模型文件获取该3D对象的形状鲁棒值，从而使得3D检测装置1100的其它单元执行相应的操作。
根据本公开的实施例，3D对象检测装置1100可以是实施例3中的各种实施方式中的3D对象检测装置1100。因此，在实施例3中所描述的各种实施方式都适用于这里的3D对象检测装置1100。
根据本公开的这个实施例，3D对象识别***可以用于判断3D对象是否源于3D标本数据库中的3D标本。由于该***具有3D扫描仪，因此只需要输入一个3D对象，就可以输出其是否源自3D标本数据库中的3D标本的结果，简单方便。
根据本公开的实施例，3D对象识别***1700还可以包括3D打印机，用于根据3D对象检测装置1100的检测结果来对3D对象执行3D打印。例如，当3D对象检测装置1100的检测单元1114确定该3D对象不源自3D标本数据库中的3D标本时，对3D对象执行3D打印。进一步，当3D对象检测装置1100的检测单元1114确定该3D对象源自3D标本数据库中的3D标本时，不对3D对象执行3D打印。
根据本公开的这个实施例，3D对象识别***能够判断3D对象是否源自3D标本数据库中的3D标本，同时还能够对不源自3D标本数据库中的3D标本的3D对象直接执行打印功能，集多功能于一体。
实施例7
在这个实施例中，提供了一种提供在线3D对象检测服务的过程的示意图。图18示出了一种提供在线3D对象检测服务的过程的示意图。如图18所示，首先，用户向服务器提交待检测的3D对象的模型文件。根据本公开的实施例，用户可以直接获取3D对象的模型文件并向服务器提交，用户也可以通过扫描3D对象的方式来获取3D对象的模型文件。服务器上存储了3D对象检测装置1100，用于根据用户提交的3D对象的模型文件对3D对象进行检测。这里的3D对象检测装置1100可以是实施例3中的各种实施方式所述的3D对象检测装置1100。接下来，当3D对象检测装置1100确定检测结果后，将检测结果返回用户。这里的检测结果可以包括该3D对象是否源自3D标本数据库的结果，并且在该3D对象源自3D标本数据库中的3D标本的情况下，检测结果还可以包括匹配的3D标本的信息，以通知用户3D对象与哪个3D标本相匹配。
根据本公开的这个实施例，用户只需要获取3D对象的模型文件，就可以利用在线服务判断该3D对象是否源自3D标本数据库中的3D标本，例如是否是3D标本数据库中的3D标本的盗版或者仿冒品等。
实施例8
在这个实施例中，提供了一种能够对违禁物品进行识别的3D打印机和违禁物品识别***。图19示出了根据本公开的实施例的能够对违禁物品进行识别的3D打印机的结构的框图，以及图20示出了根据本公开的实施例的违禁物品识别***的结构的框图。
如图19所示，3D打印机1900可以包括接收器1910、打印单元1920以及3D对象检测装置1100。
根据本公开的实施例，接收器1910用于接收3D对象的模型文件。这里，3D对象可以是任何需要或者希望进行3D打印的具有三维结构的3D实体。进一步，3D对象的模型文件中包括了可以打印该3D对象所需要的任何信息，接收器1910接收到3D对象的模型文件后，可以将3D对象的模型文件发送到3D对象检测装置1100，用于3D对象检测装置1100对该3D对象进行检测。
根据本公开的实施例，3D对象检测装置1100可以是实施例3中的各种实施方式中的3D对象检测装置1100。因此，在实施例3中所描述的各种实施方式都适用于这里的3D对象检测装置1100。在这个实施例中，3D标本数据库中存储的是违禁物品的记录。违禁物品可以是出于某些原因被禁止未授权的3D打印的物品，例如例如诸如***之类的违禁品，或者违反国家法律的人体器官等等。3D对象检测装置1100可以检测3D对象是否源自违禁物品数据库，这与实施例3中的检测装置1100检测3D对象是否源自3D标本数据库是类似的，在此不再赘述。
根据本公开的实施例，打印单元1920可以根据3D对象检测装置1100的检测结果对3D对象执行3D打印。例如，当3D对象检测装置1100确定该3D对象不源自违禁物品数据库时，对3D对象执行3D打印。进一步，当3D对象检测装置1100确定该3D对象源自违禁物品数据库时，不对3D对象执行3D打印。
根据本公开的实施例，在对3D对象进行3D打印之前，可以先对需要打印的3D对象进行检测，只有当3D对象不属于违禁物品时才执行打印的功能。以这样的方式，可以避免未授权的打印违禁物品，同时由于设计鲁棒值包括了3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征，因此可以避免对例如玩具枪之类的物品的误检测。
如图20所示，根据本公开的实施例的违禁物品识别***2000可以包括3D扫描仪2010和3D对象检测装置1100。
根据本公开的实施例，3D扫描仪2010可以扫描3D对象以获得3D对象的模型文件。3D扫描仪2010可以是本领域中任何公知的3D扫描仪，也可以采用本领域中任何公知的技术来执行3D扫描。同样地，3D对象可以是任何需要或者希望进行3D打印的具有三维结构的3D实体。进一步，3D对象的模型文件中包括了可以打印该3D对象所需要的任何信息，3D扫描仪2010通过扫描获得3D对象的模型文件后，可以将3D对象的模型文件发送到3D对象检测装置1100，用于3D对象检测装置1100对该3D对象进行检测。
根据本公开的实施例，3D对象检测装置1100可以是实施例3中的各种实施方式中的3D对象检测装置1100。因此，在实施例3中所描述的各种实施方式都适用于这里的3D对象检测装置1100。与图19所示的实施例类似，在图20中所示的实施例中，3D对象检测装置1100可以检测3D对象是否源自违禁物品数据库，这与实施例3中的检测装置1100检测3D对象是否源自3D标本数据库是类似的，在此不再赘述。
根据本公开的这个实施例，违禁物品识别***2000可以用于判断3D对象是否源于违禁物品数据库。由于该***具有3D扫描仪，因此只需要输入一个3D对象，就可以判断其是否属于违禁物品，简单方便。同时，由于设计鲁棒值包括了3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征，因此可以避免对例如玩具枪之类的物品的误检测。
在如上所述的实施例中，以示例性的方式描述了建立3D数据库的装置和方法、3D对象检测装置和方法、3D打印机、3D对象识别***、在线3D对象检测服务以及违禁物品识别***。然而，本公开描述的装置和方法还可以用于其它方面以解决知识产权保护的安全问题，例如，商标的鉴别、实用新型的形状鉴别、发明的构造鉴别和外观设计的形状和颜色鉴别等。本发明能够检测被测物体，对应不同类型的知识产权内容，进行知识产权保护。
在本公开的***和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。
以上虽然结合附图详细描述了本公开的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本公开，而并不构成对本公开的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本公开的实质和范围。因此，本公开的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。

Claims (19)

1.一种3D对象检测装置，包括：
一个或多个处理电路，所述处理电路被配置为执行以下操作：
获取所述3D对象的形状鲁棒值；
匹配所述3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的3D标本的形状鲁棒值，其中，所述3D对象的形状鲁棒值包括所述3D对象的整体的3D形状的鲁棒特征，所述3D标本的形状鲁棒值包括所述3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征；
在所述3D对象的形状鲁棒值与所述3D标本的形状鲁棒值匹配的情况下，根据匹配的所述3D标本的设计鲁棒值，确定所述3D对象的设计鲁棒值；以及
基于所述形状鲁棒值的匹配结果和所述确定结果对所述3D对象进行检测。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理电路还被配置为采用所述3D对象的全局特征来生成所述3D对象的形状鲁棒值。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理电路还被配置为采用所述3D对象的局部特征来生成所述3D对象的形状鲁棒值。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，在匹配所述3D对象的形状鲁棒值与3D标本的形状鲁棒值时，所述处理电路进一步被配置为执行以下操作：
计算所述3D对象的形状鲁棒值与所述3D标本的形状鲁棒值之间的汉明距离；以及
当所述汉明距离小于第一预定阈值时，确定所述3D对象的形状鲁棒值与所述3D标本的形状鲁棒值相匹配。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述3D标本的设计鲁棒值包括所述3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，在根据匹配的所述3D标本的设计鲁棒值确定所述3D对象的设计鲁棒值时，所述处理电路进一步被配置为执行以下操作：
确定所述3D对象上与匹配的所述3D标本的特定区域相对应的区域为所述3D对象的特定区域；以及
根据所述3D对象的特定区域的3D形状的鲁棒特性确定所述3D对象的设计鲁棒值。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理电路还被配置为匹配所述3D对象的设计鲁棒值和所述3D标本的设计鲁棒值，并且基于所述形状鲁棒值的匹配结果和所述设计鲁棒值的匹配结果对所述3D对象进行检测。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，在匹配所述3D对象的设计鲁棒值和所述3D标本的设计鲁棒值时，所述处理电路进一步被配置为执行以下操作：
计算所述3D对象的设计鲁棒值与所述3D标本的设计鲁棒值之间的汉明距离；以及
当所述汉明距离小于第二预定阈值时，确定所述3D对象的设计鲁棒值与所述3D标本的设计鲁棒值相匹配。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，在基于所述形状鲁棒值的匹配结果和所述设计鲁棒值的匹配结果对所述3D对象进行检测时，所述处理电路进一步被配置为确定所述3D对象是否源自所述3D标本数据库中的3D标本。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，在确定所述3D对象是否源自所述3D标本数据库中的3D标本时，所述处理电路进一步被配置为执行以下操作：
当所述设计鲁棒值的匹配的结果为是时，确定所述3D对象源自所述3D标本数据库中的3D标本；以及
当所述形状鲁棒值的匹配结果或者所述设计鲁棒值的匹配的结果为否时，确定所述3D对象不源自所述3D标本数据库中的3D标本。
11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括存储器，在所述存储器上存储所述3D标本数据库。
12.根据权利要求1所述的装置，进一步包括收发机，经由网络与所述3D标本数据库进行通信。
13.一种建立3D标本数据库的方法，包括：
根据3D标本生成所述3D标本的形状鲁棒值和所述3D标本的设计鲁棒值，其中，所述3D标本的形状鲁棒值包括所述3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征，并且所述3D标本的设计鲁棒值包括所述3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征；
基于所述3D标本、所述3D标本的形状鲁棒值和所述3D标本的设计鲁棒值生成所述3D标本的记录；以及
将生成的所述记录存储到所述3D标本数据库中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，采用所述3D标本的全局特征来生成所述3D标本的形状鲁棒值。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，采用所述3D标本的局部特征来生成所述3D标本的形状鲁棒值。
16.一种3D打印机，包括：
接收器，配置成接收3D对象的模型文件；以及
根据权利要求1至12中任一项所述的3D对象检测装置，配置成基于所述3D对象的模型文件检测所述3D对象。
17.一种3D对象识别***，包括：
3D扫描仪，配置成扫描3D对象，以获得所述3D对象的模型文件；以及
根据权利要求1至12中任一项所述的3D对象检测装置，配置成基于所述3D对象的模型文件检测所述3D对象。
18.一种用于建立3D标本数据库以对3D对象进行检测的装置，包括：
一个或多个处理电路，所述处理电路被配置为执行以下操作：
根据3D标本生成所述3D标本的形状鲁棒值和所述3D标本的设计鲁棒值，其中，所述3D标本的形状鲁棒值包括所述3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征，并且所述3D标本的设计鲁棒值包括所述3D标本的特定区域的3D形状的鲁棒特征；
基于所述3D标本、所述3D标本的形状鲁棒值和所述3D标本的设计鲁棒值生成所述3D标本的记录；以及
将生成的所述记录存储到所述3D标本数据库中。
19.一种3D对象检测方法，包括：
获取所述3D对象的形状鲁棒值；
匹配所述3D对象的形状鲁棒值与3D标本数据库中的3D标本的形状鲁棒值，其中，所述3D对象的形状鲁棒值包括所述3D对象的整体的3D形状的鲁棒特征，所述3D标本的形状鲁棒值包括所述3D标本的整体的3D形状的鲁棒特征；
在所述3D对象的形状鲁棒值与所述3D标本的形状鲁棒值匹配的情况下，根据匹配的所述3D标本的设计鲁棒值，确定所述3D对象的设计鲁棒值；以及
基于所述形状鲁棒值的匹配结果和所述确定结果对所述3D对象进行检测。
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