颅骨面貌复原技术是以体质人类学理论中“颅骨是面貌的内在生长变化规律”理论为依据,重现未知颅骨面貌的方法,主要应用于人类学、考古学、法医学和颅颌面整形等领域。计算机辅助颅骨面貌复原方法作为信息科学新技术在颅面复原中的全新应用,相对于传统人工复原方法更具客观性和高效方面的优势,成为近年来国内外研究热点。本文以国家自然科学基金重点项目“颅面形态学与颅面重构的研究”(60736008)为背景,针对目前计算机辅助颅骨面貌复原方法复原人脸五官细节不足、复原结果准确性和真实感较低等问题,综合运用体质人类学知识、图形图像处理技术和统计分析方法,进一步完善了自动化计算机辅助颅骨面貌复原技术体系,设计和构建了蒙古人种颅面医学影像和三维模型数据库,深入研究基于偏最小二乘回归模型的分区颅骨面貌复原方法、快速可重用头发建模方法和基于纹理合成的皮肤和五官纹理生成方法,实现了高真实感蒙古人种计算机辅助颅骨面貌复原,主要工作包括：1.构建了蒙古人种颅面数据库并提出一种单层颅面三维模型重建方法。针对目前蒙古人种颅面复原基础数据缺乏的问题,设计和完善了基于医学CT的颅骨面貌医学影像数据采集规范和方法,设计并构建了蒙古人种颅面数据库；针对重建颅面三维模型冗余表面多、不封闭的问题,提出了一种基于曲线演化的颅面单层封闭三维模型重建方法,解决了颅面模型的无冗余高效封闭表面重建问题,为颅面复原提供了较为完备和可用性高的数据支持。2.提出了一种基于特征点约束的三维颅面模型分区和拼接方法。针对完整颅面模型复原五官细节约束不足的问题,首先定义了针对颅骨面貌复原的颅骨和人脸特征点集合,提出了基于深度图像映射的颅面三维模型关键特征点标定算法,实现人脸和颅骨特征点自动准确标定;然后基于标定特征点的颅面三维模型,提出基于特征点约束的颅面模型分区算法,实现了基于五官特征的颅面网格模型分割；提出基于局部形变的人脸网格模型拼接方法,解决了复原颅面模型的分区间平滑拼接问题。3.提出了一种基于偏最小二乘回归的分区颅面复原方法。针对整体颅面复原五官特征不明显的问题,首先提出一种基于特征点测地距离约束的颅面分区点对应方法,实现颅骨和面皮分区模型间的顶点对应,然后采用基于偏最小二乘回归模型的分区颅面复原方法对待复原颅骨面貌分区进行复原,解决了目前基于PCA的统计颅面复原方法表现能力较低的问题。4.提出了一种快速可重用发式模型的建模方法。针对计算机辅助颅面复原人脸模型真实感处理中发式需要选择和频繁修改的问题,首先提出一种基于层次约束域的基础发式造型方法,实现单个复原人脸发式快速建模,其次提出了一种基于约束模板的头发模型快速重用方法,实现发式模型在不同复原人脸模型中的快速重用。实验表明,该方法有效的提高了颅骨面貌复原人脸模型的发式建模和应用效率。5.提出了一种颅面皮肤和五官纹理生成方法。针对复原人脸模型缺少对应皮肤和五官纹理,真实感较低的问题,首先提出一种基于曲面纹理合成的面部皮肤纹理生成方法,实现无对应纹理贴图的复原人脸模型的皮肤纹理生成；在颅面分区的基础上,应用基于五官纹理库的纹理映射方法生成复原人脸五官纹理。实验表明,该方法有效提升了复原人脸的真实感。本文研究构建一套有效的计算机辅助颅骨面貌复原技术框架,并提出了基于分区的颅骨面貌复原方法和复原人脸头发和皮肤真实感处理方法,实验结果表明,该框架有效解决了现有研究存在的复原人脸五官细节不足、复原结果真实感较低的问题,推动了计算机辅助颅骨面貌复原技术的发展,促进了颅骨面貌复原在考古、刑侦等领域的应用推广。