三維顱面模型的幾何計算與變形研究.pdf

1、顱面測量作為人體測量的一個重要組成部分，在人類學(xué)、解剖學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、法醫(yī)學(xué)、醫(yī)療器械設(shè)計、國家安全、人體識別、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。同時，如何充分利用測量出來的結(jié)果，對已有三維人臉模型進(jìn)行微調(diào)，即向用戶提供直觀高效的變形與編輯方式，從而方便地修改三維模型一直是計算機(jī)輔助幾何設(shè)計和圖形學(xué)(CAGD&CG)的重要研究內(nèi)容，也是人們多年來一直努力的目標(biāo)。 本文以人類學(xué)關(guān)于顱骨和面貌的相關(guān)性理論為基礎(chǔ)，以計算機(jī)可視化技術(shù)為工

2、具，研究并科學(xué)計算了顱面三維幾何特征，在此基礎(chǔ)上，以幾何特征為約束對三維人臉模型進(jìn)行了變形和編輯。本文的主要研究內(nèi)容包括： 1)顱面幾何特征研究。本文在分析國內(nèi)外顱面特征點的定義的基礎(chǔ)上，同時在整形學(xué)科和美學(xué)的指導(dǎo)下，確定了顱面計算機(jī)輔助測量的幾何內(nèi)容。 2)三維重構(gòu)。利用計算機(jī)三維可視化技術(shù)，對原始CI'切片進(jìn)行三維面、體重建，提出了一種基于特征點的三維人臉網(wǎng)格簡化算法。實驗證明該算法具有顯著的簡化效果，同時又能夠保持

3、顱面的重要特征。 3)三維計算。在分析了三維交互技術(shù)、三維空間拾取算法的基礎(chǔ)上，給出了計算三維模型的距離、角度、面積、體積等幾何參數(shù)的方法，實驗證明該方法可行。 4)三維模型的變形與編輯。利用三維計算的結(jié)果，針對三維模型進(jìn)行了交互式變形和編輯。本文改進(jìn)了點約束變形算法，使得鼻部的變形具有較好的效果；同時，實現(xiàn)了基于層次B樣條的網(wǎng)格模型變形。 5)本文設(shè)計并實現(xiàn)了三維計算與網(wǎng)格變形系統(tǒng)“SkullComEditor