颅面结构测量与正畸的三维可视化是人体形态研究的一项重要内容。它是口腔医学,法医学,计算机应用科学,生物医学工程等专业研究的前沿课题之一,具有广泛的应用前景。 本文在陕西省科技创新项目的资助下,针对颅面结构的三维测量和正畸可视化,进行了颅面三维重建,颌面三维测量和颅面交互式仿真矫正及正畸预测的研究。开发出了一套完整的颅面重建、测量和正畸可视化的软件,主要工作包括以下三个方面: 在颅面骨组织的三维重建方面,主要利用相关视觉来实现,通过X光头颅定位仪拍摄多幅带有外加标志点的X光图像,重建并生成面部三维数据,然后减去X光图像及M型超声测得的软组织厚度以得到三维颅面。该方法与基于CT的方法比较起来,辐射强度较小,更经济,更有实用推广性。另外在标志点匹配方面,本文提出了一种基于位置相似性特征的点匹配算法。 在颌面的三维测量方面,主要利用三维激光扫描仪来获取三维数据。通过自行开发的三维测量软件,将Farkas颅面形态直接测量法与现代激光扫描技术相结合,能够在PC机上进行临床中所要求的各类三维面部测量。 在颅面交互式仿真矫正及正畸预测方面,依据正颌手术中所需要的专家知识,采用监督学习的方法,开发出了一个基于双层有限元模型的虚拟正畸系统。该系统能针对两种基本的截骨手术进行模拟和手术后软组织形变预测,并具有自学习功能。