生物支架作为组织工程的重要组成部分之一,由相互连接的孔隙网络结构组成,具有支持细胞定植、迁移、生长和分化等功能。随着3D打印技术兴起,快速成形技术被引入支架制备领域。其中,基于动态掩膜的投影式光固化技术在制备支架精度和分辨率方面优于其他快速成形技术,被认为是最具潜力的生物支架制备方法之一。常规投影式光固化系统中,直接将掩膜投影到相关固化层,往往产生较大的收缩变形。国内外已有研究者对分块、灰度变换的掩膜规划进行了研究,但一方面基于图像分割的掩膜规划尚有扩展的空间,针对树脂光聚合收缩变形的测量研究较少。另一方面,传统掩膜灰度控制方法存在着复现困难、成效低等缺点。针对上述不足,本文开展以下工作:(1)扩展了一种基于图像分割技术的掩膜分割规划方案,提出使用多个正方形、正六边形和三角形对掩膜进行切分,而后结合数字图像相关(DIC)方法测量树脂在光固化过程中的收缩变形。结果表明,制备生物支架的树脂在光固化过程中变形呈现先急剧增大、然后部分减小的趋势,采用正方形、正六边形和三角形掩膜规划可分别减少光固化成形件29.04%、25.14%和5.43%的收缩。(2)搭建了数字图像相关树脂变形测试平台。包括制作树脂散斑、主要器件选型及分析、设计并制作工业相机夹持架和应用DIC图像处理软件等。另外,进行了验证性与影响因素分析实验,结果表明散斑对树脂的光固化影响很小,DIC测试系统整体可靠。(3)利用生物支架掩膜的特点,提出一种化繁为简、化大为小的掩膜图像灰度控制方法,将结构单元图像拆分为微小面积的单元模块,利用遍历搜索法对单元模块求解最佳灰度值,之后再进行替换组合得到新的掩膜图像进行光固化。(4)进行了单像素光强函数获取实验、基于光强函数的立体光刻仿真和掩膜灰度控制实验,结果表明单像素的光强分布函数呈现类高斯分布,相邻像素之间光强能量会相互影响。灰度控制方案能提升树脂固化形状的还原度,对固化成形的精度和复杂结构的形成有益。灰度控制相比于不处理及常用的灰度均值处理方式,其固化成形整体尺寸最小。