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三维颅面数据配准,就是寻找大小和姿态都不一样的颅面模型间点与点的一一对应,实现目标颅面和参考颅面上点与点的精确匹配。目前颅面配准方法依赖于手工标定的特征点,费时费力且很难保证准确性,本文针对上述问题,通过提取颅面径向曲线及测地线,自动定位颅面几何特征点,分别研究颅骨和面貌数据的TPS自动配准方法,实现了颅骨和面貌数据的全自动配准,提高了配准精度。本文的主要研究工作包括:1.研究三维面貌数据的自动配准方法针对三维面貌数据,提出了基于径向曲线的TPS颅面自动配准和基于测地线的TPS颅面自动配准两种方法,首先分别提取参考面貌上的径向曲线和测地线,计算径向曲线上的拐点作为参考面貌上的特征点,然后通过一致性点漂移(CPD)算法在目标面貌的径向曲线上找到其对应点,作为目标面貌特征点,以这两组特征点作为TPS变换的控制点,把参考面貌向目标面貌进行TPS变换。最后基于Qhull方法在目标面貌上找到参考面貌的最近点得到配准好的结果,并与迭代最近点(ICP)、随机点TPS、形变图等人脸配准方法的配准结果进行实验对比,结果表明,我们的配准方法得到的配准结果精度更高,效果更稳定。2.研究三维颅骨据的自动配准方法针对拓扑复杂的三维颅骨数据,提出基于径向曲线与边界特征相结合的TPS颅骨自动配准方法。该方法将TPS变换的控制点分为两部分:第一部分控制点首先提取参考颅骨和目标颅骨上的径向曲线,在径向曲线上嘴眼鼻等关键部位获取特征点;第二部分控制点为参考颅骨和目标颅骨上洞及边界的特征点。然后以这两组特征点作为TPS变换的控制点,把参考颅骨向目标颅骨进行TPS变换。最后用Qhull方法在目标颅骨上找到参考颅骨的最近点得到配准好的结果。通过将该方法与随机特征点的TPS颅骨配准方法进行实验对比,结果表明我们的配准方法得到的配准结果精度更高,效果更稳定。3.构建三维颅面配准系统在上述算法研究的基础上,实现基于曲线的三维颅面配准系统,包括基于径向曲线和基于测地线等不同的配准方法,界面清晰、操作简单,方便用户进行颅面数据的配准。通过本文的研究,可以建立精确的符合颅面特征的一一对应的颅面数据,对促进颅面形态学、法医人类学等方面的研究都具有重要的理论意义,在公安刑侦、医学整容、考古等领域也具有重要的应用价值。