随着人们生活质量的不断提高,越来越多的人开始对外在美有了更高的追求。通过整形手术来弥补自身的一些外在缺陷,已成为社会的普遍现象。然而,在整形之前的咨询阶段,医生与患者之间大都只能通过语言进行沟通。这种方式极易造成理解上的偏差,尤其是对整形效果的描述,很大程度受主观思维的影响,经常也会带来医患纠纷。如果能够将整形手术预期效果,以一种可实时调整的可视化方式呈现,可以更好地增进医患交流。因此本文针对三维脸部模型,研究了整形效果实时呈现的方法,特别是对人脸模型几何信息的处理,以能够快速地展示出细微的整形结果,并针对最常见的隆鼻手术,研究了鼻假体的定制和填充剂体积的计算。具体内容包括:(1)局部网格的选取。由于脸部曲面轮廓的复杂性,需要提供精确选取目标区域内的网格顶点的方法,才能够更精确地控制变形效果。本文通过在屏幕上绘制目标区域的方式,实现了以圆形、椭圆、扇形或基于贝塞尔(Bezier)曲线的自由形状作为选取工具。(2)局部网格变形算法。提出了一种基于动态构建灰度纹理的变形算法,通过动态构建一张灰度纹理,然后基于视线的线性计算方法计算出一组纹理坐标建立模型顶点与纹理像素之间的映射,并处理网格变形中光滑过渡的问题,最终精确地控制局部网格的变形。(3)鼻假体模型定制与填充剂体积计算。分别对隆鼻手术常见的假体移植手术和填充注射手术进行了研究。以鼻假体为研究对象,通过射线投射技术,能够动态地构建鼻假体的定制模型。而对于填充手术,在进行仿真操作之后,变形前后的网格构成了一个封闭腔体空间,计算腔体空间的体积可以间接计算填充剂的体积,可以向医生提供填充剂注射量的参考值。(4)整形手术仿真系统的开发。基于上述理论研究,利用Unity3D引擎,成功开发了一套脸部整形手术效果仿真系统。该系统能够实现丰额、开眼角、鼻根填充、瘦脸、嘴角微调等多种脸部整形手术效果的实时呈现,并能够方便地实时显示针对隆鼻手术所需要的鼻假体定制模型或计算填充剂的体积。本文所开发的系统,已通过广州首源信息科技有限公司进行市场测试,客户反映效果良好。