三维人脸网格模型的器官分割研究

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三维人脸网格模型器官分割是颅面重构研究的子课题,颅面重构研究是依据颅骨的特征,复原出人脸的面貌。研究三维人脸器官分割,可以为颅面重构的结果提供器官模型,使复原结果更加真实、有效。准确的人脸器官分割还可以用来创建人脸面部器官数据库,对人脸具体器官的研究提供数据。三维人脸分割是三维网格分割的具体应用,近年来,关于三维网格分割方法的文献比较多,本文将三维模型的分水岭算法应用到三维人脸器官分割中,并结合颅面重构研究的具体情况,设计实现了三维人脸网格模型器官分割系统。   本文的主要研究内容包括以下几个方面:   1.三维人脸数据的获取。研究人体头部CT数据的三维重建算法。使用圆形扫描和轮廓跟踪方法,实现人体脸部三维数据的无损重建,并且同时剔除内部不相关数据。   2.二维人脸图像的特征点提取。研究二维人脸图像上的器官特征点的提取方法,采用ASM(Active Shape Model)算法实现了柱状展开的二维人脸材质的特征点的提取。通过模型的纹理坐标,将二维材质上的器官的特征点映射到三维模型上,得到三维器官特征点,进而实现模型的分割。   3.基于三维曲率特征的人脸器官分割方法。以网格数据的曲率为三维特征,使用分水岭方法进行三维人脸器官模型的分割,实现有意义的器官分割。   4.基于三维人脸特征先验知识的人脸器官分割。以颅面复原研究为基础,根据人体生理学知识,创建标准人脸模型模板,该人脸模板上定义了用于器官分割的特征点,通过待分割模型与模板的比较,实现人脸模型的器官分割。   5.系统设计与实现。开发实现了三维人脸网格模型器官分割系统。具体实现了三维人脸器官的手动分割、基于二维特征映射的器官分割、基于三维特征的人脸模型器官分割以及基于先验知识的三维人脸器官分割等功能。
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