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基于特征点变形的颅面复原算法研究

作　者: 王银燕
导　师: 梁荣华；吴福理
学　校: 浙江工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 颅面复原颅面特征点径向基函数变形插值拟合
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

三维颅面复原技术是以颅骨与面部关系为科学依据来生成三维人脸表面模型,是当前计算机图形学领域的一个研究热点,在刑侦、考古等领域具有广泛的应用。本文在分析当前相关技术的研究基础上,提出了基于特征点变形的颅面复原方法,从而提高三维颅面复原的效率和真实感。目前的变形复原方法,一般需要专门选择一个合适的参考颅骨模型作为变形数据依据,该方法依赖于参考模型数据库,而本文从变形复原算法的可行性出发,只需输入待复原颅骨和参考人脸模型,通过度量颅面特征点之间的差异,利用径向基函数变形算法对参考人脸模型进行变形调整,从而快速得到具有真实感的三维人脸模型。其中,颅面特征点的确定是影响变形复原相似度的关键,本文参考兰玉文等人对颅骨特征点和软组织厚度指标系统的描述,分别采用基于颅骨曲面法和基于隐式人脸曲面法进行颅面特征点的自动标定,通过实验,取得了较好的结果,但为了使变形复原结果更加准确,采用手工辅助标定的半自动方法,兼顾了特征点标定的准确性和高效性。结合本文中的算法,设计并实现了计算机辅助的颅面复原原型系统--Face3DRecon。另外,本文还采用了特征点插值拟合算法进行颅面复原实验,对变形复原结果的快速性和逼真性进行结果比较,实验表明特征点变形方法复原出的三维面部雏形,具有更好的结果,有利于三维表情构建、五官修饰和纹理映射等后续处理过程。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-21
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 研究意义  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-18
    1.3.1 特征点的定义及标定方法  13-14
    1.3.2 基于特征点颅面复原方法的发展概况  14-15
    1.3.3 基于特征点变形技术的研究概况  15-18
  1.4 本文的研究内容  18-19
  1.5 本文的结构框架  19-21
第2章颅面复原的基础  21-36
  2.1 颅面复原的解剖学基础  21-23
    2.1.1 颅骨结构  21-22
    2.1.2 人脸面部的肌肉组织结构  22-23
  2.2 数据的来源  23-26
    2.2.1 软组织厚度数据的采集  23-25
    2.2.2 3D数字颅骨的重建  25-26
  2.3 数据的预处理  26-29
    2.3.1 模型参考坐标归一化  26-27
    2.3.2 模型位置的校正  27-29
  2.4 特征点的标定  29-34
    2.4.1 颅骨特征点的标定  30-31
    2.4.2 颅面特征点的标定  31-34
  2.5 本章小结  34-36
第3章基于特征点插值拟合的颅面复原方法  36-41
  3.1 曲面拟合算法的颅面复原  36-38
  3.2 曲面插值算法的颅面复原  38-39
  3.3 本章小结与结果分析  39-41
第4章基于特征点变形的颅面复原方法  41-49
  4.1 整体变形  42-44
  4.2 局部变形  44-47
    4.2.1 径向基函数网络特性  44-45
    4.2.2 基于径向基函数的局部变形  45-47
  4.3 本章小结与结果分析  47-49
第5章 Face3DRecon颅面复原系统  49-56
  5.1 系统功能设计  49-50
  5.2 系统流程  50-51
  5.3 系统的实现  51-55
  5.4 本章小结与系统改进  55-56
第6章总结与展望  56-58
  6.1 总结  56-57
  6.2 展望  57-58
参考文献  58-62
致谢  62-63
攻读学位期间参加的科研项目和成果  63

基于特征点变形的颅面复原算法研究

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