目前基于3D颅骨进行面貌复原或面貌重构的技术在刑事侦查、考古学等领域有非常广泛的应用前景,其中如何评价颅面复原结果一直是此领域公开的难题。三维面貌相似度评价方法可以用来评价基于颅骨的三维面貌复原技术的优劣,活体面貌模型与复原面貌模型之间的相似度评价可以用来检验面貌复原效果,进而改进方法、探索新的理论。文中首先将待比较的面貌模型采用鼻尖点重叠以及PCA(Principal Component Analysis)和ICP(Iterative Closest Point)配准方法消除平移、旋转因素影响。然后分别基于面貌特征点、面貌曲线、面貌等测地带、几何属性误差等方法来进行特征提取,最终得到了定性与定量的相似度评价结果。本文的主要研究内容包括:　　1.基于面貌特征点间的结构信息进行相似度评价的方法,根据MPEG4标准选取3D面貌模型上的特征点集(鼻尖、眼角等),然后分别基于距离、角度等几何度量方式提取特征点之间具有几何意义的空间结构特征,由此3D面貌模型简化为一组特征向量,最终通过均方误差等相似度计算方法给出定量的评价结果。　　2.基于三维面部曲线的特征进行相似度评价的方法,研究表明不同面貌的曲线有很大差异性,人脸曲线包括侧曲线和正面曲线两类。文中分别基于深度、测地距离、欧式距离等方式提取曲线,于是将3D面貌模型表征为一系列的曲线,进而通过曲线形状的相似性反馈面貌模型的相似度。　　3.基于三维面貌等测地带的相似度评价方法,根据距离鼻尖点的测地距离将面貌模型简化为一系列测地区域,任意两块测地区域之间的空间分布关系用一个12维的分布向量表征;最后将整个面貌模型的所有等测地带对应的分布向量组成分布矩阵,计算分布矩阵之间的相似性来衡量两个面貌之间的相似度。此外、基于SHREC2008(3D Shape RetrievalContest2008)中的人脸模型库进行3D人脸识别实验,进一步阐述基于等测地带的评价方法的识别效果。　　4.基于三维面貌网格项点几何属性误差的相似度评价方法,相比于简化模型提取特征的方式,该方法分析面貌模型的整体几何特征,根据原始面貌模型的每个顶点在在复原面貌网格模型中寻找最相似的顶点(空间距离最小),计算对应顶点对间的几何属性误差(三维坐标、高斯曲率、均值曲率等),进而进行统计分析,最终以颜色图的方式直观显示两个面貌模型间的相似度。　　5.原型系统的设计与实现,评价颅面复原方法需要对原始面貌模型和复原面貌模型做出定性与定量的评价,实验中研发了一套三维面貌相似度评价系统。该原型系统实现了对面貌模型及对应特征点文件的导入、特征提取、结果反馈等功能。其中作为系统核心的特征提取模块采用了基于欧式距离、测地距离等不同的方法实现。