計(jì)算機(jī)輔助顱面復(fù)原是一個(gè)結(jié)合現(xiàn)代解剖學(xué),以計(jì)算機(jī)為工具,進(jìn)行數(shù)字化顱面復(fù)原的新興技術(shù),應(yīng)用前景廣泛。相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)者們?cè)陲B面復(fù)原算法上已經(jīng)展開多年研究,但顱面復(fù)原中的相似度計(jì)算研究仍欠缺不足。本文以深度學(xué)習(xí)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)研究方法,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)特點(diǎn),搭建了四種不同的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多元顱面相似度計(jì)算方法。具體研究?jī)?nèi)容如下:1.實(shí)現(xiàn)了一種基于深度圖的三維信息到二維信息的映射方法。該方法將三維顱面的點(diǎn)云數(shù)據(jù),利用降維投影、分塊處理、插值修補(bǔ)以及歸一化等處理,構(gòu)建對(duì)應(yīng)的帶有深度信息的二維深度圖,既保持了原有數(shù)據(jù)的三維特征,且在數(shù)據(jù)處理和訓(xùn)練上體現(xiàn)二維信息的便捷性。2.提出了一個(gè)基于八層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的顱面相似度計(jì)算方法。該方法根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的反復(fù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果,搭建了一個(gè)“卷積層-下采樣層-卷積層-下采樣層-局部連接層-局部連接層-全連接層-softmax輸出層”結(jié)構(gòu)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),實(shí)驗(yàn)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)速率和各層參數(shù),實(shí)現(xiàn)了顱面相似度計(jì)算的自動(dòng)化。實(shí)驗(yàn)證明,與常用的顱面相似度計(jì)算方法相比,該方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程度高,無需進(jìn)行特征點(diǎn)標(biāo)定及特征計(jì)算等工作,且準(zhǔn)確度高,效率也... 

【文章來源】：西北大學(xué)陜西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

顱面復(fù)原流程圖

圖 2 CT 數(shù)據(jù)采集設(shè)備及其成像原理示意圖圖 2 中的 CT 設(shè)備進(jìn)行是采用 X 射線的原理進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，簡(jiǎn)單來說，就是讓 X射線圍繞掃描物體一周，觀察每一個(gè)角度的衰減程度，最后使用計(jì)算機(jī)逆向計(jì)算出掃描物體的各層組織對(duì) X 射線的衰減系數(shù)。而利用該設(shè)備取采集顱骨數(shù)據(jù)，為在顱骨和顱面的相關(guān)科學(xué)研究上提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。圖 2 所示的是螺旋 CT 掃描設(shè)備，除此之外，還有一種掃描設(shè)備是序列 CT 掃描機(jī)。雖然都為 CT 掃描設(shè)備，但是在獲取的數(shù)據(jù)上存在差異。螺旋 CT 掃描設(shè)備獲取的顱骨斷層切片的邊緣對(duì)稱性不是很好，因?yàn)樵撛O(shè)備獲取的斷層圖像相對(duì)于人體中軸的對(duì)稱面有些許的傾斜度，如圖 3 所示。而序列 CT 掃描設(shè)備獲取的斷層圖像在人體固定不動(dòng)的情況下，對(duì)于上述情況要優(yōu)于螺旋 CT 掃描設(shè)備，因?yàn)槠鋵?duì)人體中軸對(duì)稱面嚴(yán)格的垂直，所以的搭配的顱骨斷層切片對(duì)稱效果比較理想，如圖 4。

旋掃描設(shè)備獲取的顱骨 CT 圖像 圖 4 序列掃描設(shè)備獲取的顱骨 CT 圖的成像依據(jù)是根據(jù)人體各組織對(duì) X 射線吸收的系數(shù)，它的斷層 X 射線吸收系數(shù)的分布圖。CT 在物理學(xué)原理的基礎(chǔ)上，遵循 X 公式（2.1）。udIIe 0（2.1）中，I 表示通過 X 射線在物質(zhì)衰減過后的強(qiáng)度，0I 表示 X度，u 表示物質(zhì)的吸收系數(shù)，d 表示物質(zhì)的厚度。CT 其實(shí)就是利線束通過掃描部位層面的 X 射線，將其轉(zhuǎn)化為可見光后，使用為電信號(hào)，再使用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，輸。CT 值用來反映組織之間的差異，是空氣到致密骨之間對(duì) X 射進(jìn)行劃分而得到。而 CT 采集獲取的數(shù)據(jù)，針對(duì)不同個(gè)體頭部尺掃描大約需要 320 張 CT 序列圖像才可獲取完整的頭部影響數(shù)據(jù)


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