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基于特征点的三维颅面复原技术的研究

作　者: 王扬扬
导　师: 李一波
学　校: 沈阳航空工业学院
专　业: 计算机应用技术
关键词: 三维颅面复原 特征点 软组织厚度 神经网络 曲面生成
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 98次
引　用: 2次
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内容摘要


计算机辅助三维颅面复原技术在刑侦、考古等领域有重要应用，本文综述了该技术的现状及发展趋势，比较分析了现有的几种方法。针对颅面复原技术现存的问题，提出本研究课题，以对目前使用较多的征点法加以研究改进。 特征点法是采用基于离散点的曲面生成技术，根据颅骨特征点及其软组织厚度确定颅面特征点，生成面貌曲面的方法。其中五官的复原和特征点软组织厚度的确定是重点和难点。 五官及辅助特征点的确定是影响复原相似度的关键，辅助特征点的确定又是其中的关键技术。本文提出分区处理五官的复原，按各自区域的特点，添加辅助特征点。以鼻子区域为例，使用基于BP神经网络的预测技术．通过网络训练确定鼻子的颅骨形状与其颅面辅助特征点的关系，推测出拟复原对象的鼻子区域的颅面辅助特征点的位置，从而实现鼻子的复原。实验证明，眼睛、嘴巴及五官以外的其它区域中的颅面辅助特征点，也均可用神经网络预测法确定。 另外，现有的颅面复原方法，一般用专家统计的特征点软组织厚度均值指标作为计算颅面特征点的依据。均值指标涵盖的年龄较宽泛，而一个特定的拟复原颅骨可通过骨龄测定确定其年龄，若采用均值指标，导致复原结果缺乏个性。本文提出，通过神经网络训练，确定软组织厚度随年龄的变化规律，较精确地计算出与拟复原对象的骨龄相适应的特征点软组织厚度值。 实验结果表明，对于给定颅骨采用上述方法复原出的三维面貌雏形，涉及的数据量较小，具有较好的效果，利于三维表情构建、五官修饰和纹理复原等后处理过程。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-21
  1.1 计算机辅助三维颅面复原的目的和意义  11
  1.2 三维颅面复原技术的发展历史  11-12
  1.3 计算机辅助三维颅面复原的基本过程及方法  12-14
    1.3.1 软组织厚度数据的采集  12-13
    1.3.2 重建颅骨  13-14
    1.3.3 软组织的添加  14
  1.4 三维颅面复原技术的发展概况  14-17
  1.5 基于特征点的计算机辅助三维颅面复原技术研究概况  17-19
    1.5.1 样条曲面拟合  17-18
    1.5.2 隐式曲面法  18-19
    1.5.3 网格生成法  19
  1.6 问题提出和研究内容  19-21
第2章 颅面复原的基础及颅骨的预处理  21-28
  2.1 颅面复原的解剖学基础  21-23
    2.1.1 颅面复原的人类学原理  21
    2.1.2 颅骨结构  21-22
    2.1.3 人脸面部的肌肉组织  22-23
  2.2 颅骨的数字化处理  23-28
    2.2.1 颅骨坐标的确定  23-24
    2.2.2 图像变换的计算方法  24-28
第3章 颅面特征点的确定  28-43
  3.1 概述  28-31
    3.1.1 特征点的定义及选取  28-30
    3.1.2 软组织厚度的处理过程  30-31
  3.2 基于曲面的颅面特征点的确定  31-41
    3.2.1 法向软组织厚度数据的获取  31-32
    3.2.2 基于BP神经网络的软组织厚度的确定  32-37
    3.2.3 颅面特征点的确定  37-40
    3.2.4 曲面拟合误差的估计  40-41
  3.3 小结  41-43
第4章 颅面复原辅助特征点的确定  43-57
  4.1 面部特征区域的划分  43-44
  4.2 脸颊区域的辅助特征点的确定  44-51
    4.2.1 颅骨的凹部填充  44-45
    4.2.2 脸颊区域辅助特征点选取  45-46
    4.2.3 基于BP神经网络的颅面辅助特征点的预测  46-51
  4.3 五官区域的辅助特征点  51-55
    4.3.1 五官区域的处理方法  51-52
    4.3.2 鼻子区域辅助特征点的确定  52-53
    4.3.3 鼻子区域辅助特征点的神经网络预测技术  53-55
  4.4 其他区域的表面处理  55
  4.5 小结  55-57
第5章 基于离散点的面部曲面的生成  57-65
  5.1 前脸曲面片的生成  57-60
    5.1.1 插值曲面的构造  57
    5.1.2 前脸曲面片的插值算法  57-60
  5.2 后头曲面片的生成  60-62
  5.3 曲面片的拼接  62-63
  5.4 后处理  63-65
结论  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文  69-70
致谢  70-71

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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