基于颅骨自动配准的颅面复原方法

主要介绍了基于颅骨配准的颅面复原方法,其中颅骨配准算法采用ICP+CPD方法。试验表明,该方法复原效果良好,并对缺损颅骨具有一定的鲁棒性。     

基于层析数据的CAD模型三维重构的实现

本文阐述了逆向工程的基本概念，介绍了作者开发的基于层析数据的ＣＡＤ模型三维重构逆工程系统。该系统读入实物原型的层析数据，经过预处理和特征识别后，输出特征数据，在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ９７的支持下实现三维重构。最后给出了两个重构实例。     

基于层析数据的CAD模型三维重构的实现

本文阐述了逆向工程的基本概念,介绍了作者开发的基于层析数据的CAD模型三维重构逆工程系统。该系统读入实物原型的层析数据,经过预处理和特征识别后,输出特征数据,在SolidWorks97的支持下实现三维重构。最后给出了两个重构实例。     

颅面重构中颅面相似度比较*

目前颅面重构技术往往利用目标颅骨所反映出的种族、性别、年龄、营养情况等信息来选择参考颅骨或者参考面部模板进行颅面重构,但这些信息并不包括颅骨自身的信息（如形状信息）;在得到颅面重构的结果后,评估生成的人脸到底像不像其本人的真实人脸,数值化评估重构结果尚待完善。基于以上问题,提出了一种颅面相似度比较的方法,将颅面特征点分为形状特征点和一般特征点,针对不同特征点计算不同距离来衡量颅面相似度。实验结果表明,利用该方法选择出的参考颅骨或面部模板与志愿者的选择基本一致,可用于进行颅面重构后续计算并对重构结果进行评估。     

轮廓对称轴法在缺损颅骨修复中的应用

对缺损颅骨图像进行精确的修补是颅面形态学研究过程中一个必须解决的问题。针对颅骨图像轮廓清晰的特点,提出了基于轮廓对称轴的修复方法。该方法采用了优化搜索的策略计算出对称轴,分析了基于对称轴直接填充修复和拟合修复的优劣,并采用最小二乘法拟合修复颅骨破洞。实验证明,利用该方法能精确地找到颅骨CT图像的对称轴,根据几何对称性拟合修复缺损CT图像得到了令人满意的结果。     

基于多尺度投影的相似颅骨检索

在基于模板变形的颅面复原方法中,复原的开始阶段需要在数据库中选取与待复原颅骨最为相似的参考颅骨.鉴于基于三维模型的检索算法时间久且颅骨间的差异细微,从而不同于一般三维模型数据库中各模型的差异.因此,已有的三维模型检索算法不适用于颅骨检索.本文提出一种夹角信息和距离信息融合的颅骨轮廓特征提取算法,并在此基础上提出一种能够反映颅骨空域信息的剖面特征提取算法.检索时首先获取三维颅骨的正交投影和深度投影,通过正交投影获取轮廓的角度和距离特征,通过深度投影获得具有空域信息的剖面特征;然后对多个特征进行加权融合搜索到最相似颅骨;最后通过ICP+TPS对检索到的颅骨进行误差评估.实验表明,本算法在保证检索效率的同时,可以准确地应用在颅面复原前期对最相似颅骨的选择上.     

利用改进的分区统计颅面模型重构颅面

针对初始颅面点集数据量大、分布不均匀,以及分区统计颅面模型算法处理颅面眼、鼻、口三个区域不易连接的问题,提出了改进的分区统计颅面模型算法。通过将颅面分成T区（眼、鼻、口区域）和O区（其他区域）,解决了眼、鼻、口区域的连接问题,并用两种不同半径的球覆盖颅面的方法处理初始颅面点集,使颅面两个区域内点集分布均匀。同时引入种族、性别、年龄、胖瘦四个属性表示单个样本模型,利用主成分分析方法建立统计颅面模型。实验结果表明该算法能够取得更好的颅面重构效果。     

多媒体技术与CAD

论述了ＣＡＤ系统与多媒体技术相结合的意义，讨论了多媒体系统的主要特性，基本组成和关键技术以及ＣＡＤ及其环境对多媒体数据库的特殊要求，介绍了新一代计算机图形用多媒体标准ＰＲＥＭＯ－多媒体对象描述环境。     

颅骨点云模型的局部特征配准方法

目的 点云配准是计算机视觉领域里的一个研究热点,其应用领域涉及3维重建、目标识别、颅面复原等多个方面。颅骨配准是颅面复原的一个重要步骤,其配准的正确与否将直接影响到颅面复原的结果。为了提高颅骨配准的精度和收敛速度,提出一种基于局部特征的颅骨点云模型配准方法。方法 首先提取颅骨点云模型的局部深度、法线偏角和点云密度等局部特征;然后计算局部特征点集的相关性,得到相关候选点集,并通过删减外点实现颅骨点云的粗配准;最后采用基于高斯概率模型和动态迭代系数的改进迭代最近点 （ICP） 算法实现颅骨的细配准。结果 通过对公共点云数据模型以及颅骨点云数据模型分别进行配准实验,结果表明,基于局部特征的点云配准算法可以完成点云模型的精确配准,特别是对颅骨点云模型具有较好的配准效果。在颅骨细配准阶段,跟ICP算法相比,改进ICP算法的配准精度和收敛速度分别提高了约30%和60%;跟概率迭代最近点 （PCP） 算法相比,其配准精度差异不大,收敛速度提高了约50%。结论 基于局部特征的点云配准算法不仅可以用于公共点云数据模型的精确配准,而且更适用于颅骨点云数据模型的配准,是一种精度高、速度快的颅骨点云模型配准方法。     

反求工程CAD建模技术研究

将设计思想或实物原型迅速、直接、精确地转变为可以再加工的CAD模型,是产品创新设计和快速原型制造面临的关键技术,综合国内外反求工程CAD建模的研究和应用现状,分析了反求工程CAD建模问题的特点和需要进一步解决的主要问题,讨论了目前工程界普遍采用的反求工程CAD建模技术与思路,以及作者在解决这一系列问题中取得的进展情况。