計算機輔助顱面復原技術(shù)是應用計算機圖形學方法,依據(jù)未知面貌的顱骨幾何形態(tài),結(jié)合測量或者醫(yī)學影像數(shù)據(jù)獲得的已知顱骨和面貌的幾何關(guān)系,生成面貌三維形態(tài)的技術(shù),主要應用于醫(yī)療整形、考古學、法醫(yī)學等領(lǐng)域。顱骨三維模型的配準是顱面復原關(guān)鍵步驟,由于顱骨點云模型幾何形態(tài)復雜,配準結(jié)果的好壞將直接影響復原的效果,而傳統(tǒng)配準算法在配準精度等方面效果不是很好。本文針對顱面復原過程中待復原顱骨與參考顱骨高精度配準問題,設(shè)計了由初配準和精細配準兩步構(gòu)成的配準流程,改進了初始配準和精確配準方法,設(shè)計和實現(xiàn)了一個顱骨點云模型配準原型系統(tǒng),實現(xiàn)了對顱骨的快速高精度配準。本文的主要研究工作包括:1.提出了一種改進的自旋圖的三維顱骨點云配準算法。首先獲取三維顱骨點云的關(guān)鍵點,并根據(jù)關(guān)鍵點及其鄰域點構(gòu)建穩(wěn)健的局部坐標參考系,針對自旋圖包含信息單一等缺點,對每個坐標軸分別計算自旋圖并串聯(lián),同時根據(jù)最近鄰和k-means算法進行初始對應點的獲取,最后求解出旋轉(zhuǎn)矩陣與平移矩陣,為精確配準提供更好的初始條件。2.提出了一種基于ICP改進的精確配準算法。針對傳統(tǒng)ICP算法在初始點采樣,誤匹配點上策略的不足,本文根據(jù)迭代次數(shù)和配準... 

【文章來源】：西北大學陜西省211工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點
        1.3.1 本文主要研究內(nèi)容
        1.3.2 本文創(chuàng)新點
    1.4 本文組織結(jié)構(gòu)
第二章 算法流程和關(guān)鍵技術(shù)
    2.1 顱骨點云配準算法整體流程
    2.2 顱骨點云數(shù)據(jù)預處理
        2.2.1 顱骨點云數(shù)據(jù)的獲取
        2.2.2 顱面數(shù)據(jù)庫的建立
    2.3 點云配準理論基礎(chǔ)
        2.3.1 三維點坐標的變換
        2.3.2 變換矩陣的求解
        2.3.3 點云配準算法
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于自旋圖改進的顱骨點云初始配準算法
    3.1 點云局部特征描述子理論
    3.2 點云關(guān)鍵點檢測技術(shù)
        3.2.1 基于法向量的特征提取算法
        3.2.2 基于內(nèi)在形狀簽名的特征提取算法
        3.2.3 基于形狀指數(shù)的特征提取算法
    3.3 基于自旋圖改進的局部特征提取
        3.3.1 局部坐標參考系的建立
        3.3.2 基于自旋圖改進的局部特征描述子
    3.4 初始配準
        3.4.1 局部特征匹配
        3.4.2 初始變換關(guān)系計算
        3.4.3 初始配準步驟
    3.5 實驗結(jié)果與分析
        3.5.1 配準結(jié)果的準確性量化衡量
        3.5.2 初始配準實驗
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于ICP算法改進的顱骨點云精確配準
    4.1 ICP算法及其研究
        4.1.1 ICP算法原理
        4.1.2 ICP算法改進策略
    4.2 精確配準改進策略
        4.2.1 加入幾何特征的ICP算法改進
        4.2.2 精細配準步驟
    4.3 實驗及結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)分析與實現(xiàn)
    5.1 系統(tǒng)功能及流程
        5.1.1 系統(tǒng)模塊分析
    5.2 系統(tǒng)實現(xiàn)
        5.2.1 系統(tǒng)開發(fā)所需軟硬件配置
        5.2.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)
    5.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    本文總結(jié)
    展望
參考文獻
攻讀碩士期間取得的學術(shù)成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]利用曲率特征虛擬拼接青銅器小碎片的方法[J]. 藺素珍,王棟娟,鐘家讓,朱小紅,張商珉.  西安電子科技大學學報. 2016(06)
[2]三維顱骨特征點的自動標定[J]. 馮筠,陳雨,仝鑫龍,賀小偉,周明全.  光學精密工程. 2014(05)
[3]應用改進迭代最近點方法的點云數(shù)據(jù)配準[J]. 王欣,張明明,于曉,章明朝.  光學精密工程. 2012(09)
[4]數(shù)據(jù)配準的顱骨面貌復原方法[J]. 稅午陽,周明全,武仲科,鄧擎瓊.  計算機輔助設(shè)計與圖形學學報. 2011(04)
[5]基于CT的頭顱骨三維表面重建[J]. 張宗華,彭翔,劉常青,胡小唐.  中國生物醫(yī)學工程學報. 2004(05)

碩士論文
[1]基于激光掃描的深度影像配準方法的研究[D]. 陳楚.武漢大學 2005



本文編號：3642940