來源：浙報融媒體
浙江大學科學家日前用3D列印技術製造出「量臉定製」的護目鏡，完全貼合使用者眼眶，解決了護目鏡長時間佩戴的功能性與舒適性問題，受到試用醫護人員的好評。
在戰疫一線，傳統護目鏡給醫護人員帶來了不少麻煩：尺寸單一，依靠強力勒緊系帶進行臉部形狀適配，防護貼合不到位；長時間勒緊皮膚造成臉部嚴重「壓瘡」，存在破口感染風險；近視人員需要戴兩副眼鏡，使用不便並且會產生霧氣影響視野等。
浙江大學計算機輔助設計與圖形學（CAD&CG）國家重點實驗室周昆教授團隊，近日公布了一項最新的研究成果，通過三維測量佩戴者的臉部形狀來為每個用戶生成完全貼合的護目鏡，並通過3D列印技術完成生產。
這是一項護目鏡的自動化設計技術，以三維掃描獲得用戶臉部形狀數據，自動化程序完成三維設計，包括尺寸、傾角、鏡眼距、樁頭張角等數十項參數的最優化計算，生成完美貼合人體眼眶的幾何形狀，最後以3D列印技術完成生產。
據了解，這項技術主要的挑戰在於要快速自動生成兼顧眾多的設計目標的護目鏡設計，在確保面部貼合的同時，保證片槽、樁頭、通氣孔等護目鏡關鍵功能部件的形狀滿足功能要求，還要滿足3D列印生產對於壁厚變化的限制，最後甚至需要考慮生成護目鏡形狀線條的光順和美觀，每個問題單獨考慮並不複雜，但耦合在一起就變成了一個十分棘手的優化問題。
周昆教授團隊憑藉在三維建模和幾何計算方向上的深厚積累，短時間內確定了梯度域級聯優化的整體思路，並解決了接觸面控制、槽孔位保持、自動對稱性調整等難點問題，利用了GPU的大規模並行計算能力來加速優化求解過程，實現了獲得用戶臉部模型後30秒內完成護目鏡的自動化設計，做到了「立等可見」。
設計不能脫離生產存在。世界上沒有兩個人的臉是一模一樣的，這意味著根據用戶臉型生成的每一副護目鏡都具有獨一無二的形狀。傳統開模生產方式無法生產這樣的定製化產品，而3D列印技術可以很好地解決這一問題。3D列印技術的發展和快速普及，使得可以在很短時間內以較低的成本完成護目鏡的定製化生產，甚至在表面彩印上個性化圖案。創新的生產方式加上已經逐漸普及到個人手機和平板設備上的三維掃描功能，讓這一技術能夠順理成章地走出實驗室，直接服務廣大醫護和疫情防控人員。
目前這項研究成果已經申請了國家發明專利，並在杭州兩個醫院院區完成了臨床應用測試。醫護人員普遍評價：「這種護目鏡戴上去舒適多了。整個鏡圈貼合在眼眶上，臉上的壓迫感分布比較均勻，即使整天佩戴著，在臉上留下的痕跡也不明顯，取下後很快就消失了。鏡片直接安裝在護目鏡上，再不用裡一層外一層套著戴眼鏡和護目鏡了，起霧問題也大大改善。」
「實際上，作為定製化的頭戴設備自動設計，這一技術的應用場景並不限於疫情期間的個人防護。」周昆說，「未來不管是針對運動眼鏡，還是虛擬實境/增強現實的頭戴設備，這都是一項極具前景的技術。」