博士开题报告课件

1、2022/10/3非完备几何特征的测量建模与医学应用研究RE/RP Lab 博 士 生:导 师 ：习俊通 教授开 题 报 告2022/10/2非完备几何特征的测量建模与医学应用研究2022/10/3一、研究背景与意义二、文献综述三、课题研究内容四、拟采取的研究方法、技术路线五、已经完成的工作六、研究的创新点七、计划进度汇 报 提 纲2022/10/2一、研究背景与意义汇 报 提 纲2022/10/3一.研究背景与意义模型重建完备特征颜面模型 非完备特征颜面数据 由于疾病或其他原因造成的人体颜面缺损是属于具有非完备几何特征的数据。如何通过模型重建的技术得到具有完备几何特征的颜面数据，从而实现人体

2、颜面赝复体的制作？2022/10/2一.研究背景与意义模型重建完备特征非完备特2022/10/3一.研究背景与意义非完备几何特征的测量建模在颜面缺损修复中的应用对称特征颜面 1)单侧眼眶部缺损 2)单侧颞窝缺损 3)单侧颅面部缺损 4)单侧上下颌面缺损 5)单侧耳部缺损 6)单侧鼻缺损 颌面赝复体的设计人眼赝复体的设计1问题1:在数据预处理时,如何实现多视角的数据的坐标归一化?问题2:如何实现具有对称特征的非完备数据的几何建模?人眼赝复体的设计2组织有变形2022/10/2一.研究背景与意义非完备几何特征的测量建模2022/10/3一.研究背景与意义非完备几何特征的测量建模在颜面缺损修复中的应

3、用非对称特征颜面 1)全鼻缺损 2)全唇缺损 3)双眼缺损问题3：如何基于特征相似性来实现非完备数据的几何建模?问题4：如何保证赝复体与周围组织区域的贴合性及美观性?2022/10/2一.研究背景与意义非完备几何特征的测量建模2022/10/3二.文献综述2022/10/2二.文献综述2022/10/32.1 网格多视对齐技术(1) 多视对齐给定: N个已实现粗拼合的视图目标: 对其进行全局拼合,实现精拼合要解决的问题:1) 误差逐步累积,如何分散;2) 大的计算量,如何减少计算;3) 大的存储需求, 如何减少存储;4)局部最小化,如何能达到全局最小化(2) 多视对齐算法综述顺序对齐首尾视图出

4、现间隙斯坦福大学BROWN B(2007) ;Pulli（1999）:基于主视图的思想,不同之处在于在进行多视对齐之前仅考虑所有的视图间潜在的对齐。评价：提取出视图间的两两拼合的约束，避免将所有视图都加入内存；另外该方法仅考虑有重叠区域的信息，并允许已经对齐的区域可以再次调整。 德国自主智能系统研究所Nchter（2004）:提出了“simultaneous matching”，它与Pulli的方法的不同之处在于它不需要两两对齐的迭代过程 评价：这种方法依赖于要有的好的初始对齐结果。 3 同步对齐法：Masuda（2002）:基于符号距离场同步对齐和融合所有视图 ,在迭代过程中去除外点 。工作

5、原理是:第一步执行一个粗对齐将所有的视图都变换到同一个坐标系下；第二步执行一个迭代过程使得数据形状对齐融合至收敛。评价:好处是：所有视图能够同步对齐，误差也不会产生累积。另外外点也能自动去除。 缺点是：由于多幅视图同时对齐,不仅计算的复杂度会很大,而且占用的存贮空间也很大 。 1 顺序对齐直接使用两两对齐的算法对N个视图进行顺序拼合。评价:两两拼合中会产生不均匀分配的错误,因此会出现一对视图有很高的拼合精度,而整个拼合系统达不到高的拼合精度的情况。 2 主视图法Chen and Medioni (1991):对齐两个视图,将它们融合成一个主视图,然后新的视图又顺序的对齐并融合为新的主视图。评价

6、：好处是融合后的主视图所含的所有信息都能够在新的对齐过程中被使用。 缺点是已经融合到主视图中的视图，它是没法再调整的。 2022/10/22.1 网格多视对齐技术(1) 多视对齐顺2022/10/32.1 网格多视对齐技术Silva（2003）：提出用遗传算法替代基于ICP的方法 思想：引入一个新的健壮的度量surface interpenetration measure(SIM)（用于度量可视的对齐误差来决定两个视图间的重叠面积），他们使用SIM和一个健壮的估计来实现遗传算法。染色体是由三个平移矢量和三个旋转矢量组成，每个染色体的SIM结果在每一代中被用来选择能够能够生成更精确变换。评价：该

7、方法能够取得精确的结果，该方法最重要的缺点就是要收敛到一个好的结果，所需计算的时间太长 。法国克莱蒙第二大学E. Mouragnon（2007）：基于bundle adjustment方法实现实时的对齐和融合,同时最小化角度误差。bundle adjustment通常用于求解视图参数(如相机的位置和标定估计)它是一个非线性的最小化问题，对于它的求解通常需要非线性最小二乘法求解. 评价： bundle adjustment技术在出现外点时能提供好的结果，但需要好的初始估计，很少用于大的场景4 图分析法 其主要思想是利用视图之间的关系。例如一些方法想法找到视图间的最优路径来获得一个精确的对齐；另外

8、一些方法利用物体的部分被重新访问来探测循环并在循环的视图中分散误差。 Bergevin（1996）:被认为是这种方法的先驱 图的创建方法如下：视图与结点相联系。边代表变换两个结点之间的路径代表一系列变换。 Bergevin的方法是获取一个很好平衡的网在网中1）视图间的变换都有相似的误差2）不同视图之间有唯一的变换矩阵，不考虑他们之间的路径。当两个非中心视图的变换矩阵趋于相同时，算法收敛。 P. J. Neugebauer（1997）:提出了星形的拓扑，它与前面方法的主要不同之处在于使用LevenbergMarquardt方法来最小化对应点之间的距离来调整变换矩阵。另一个重要的不同在于通过等级化

9、的方法来降低计算量。Huber（2002）：算法分为两步 1）局部对齐 2）全局对齐局部对齐的主要目标是创建一个“model graph”,基于”spin image”计算所有可能的两两对齐 ;仅使用正确的两两对齐来进行全局对齐,最后用Neugebauer的方法来进行优化.评价:该方法既不需要视图位置以及视图顺序的知识,但是一旦一个不正确的匹配加到最终的图上，全局模型就会不连续，导致重新开始全过程。2022/10/22.1 网格多视对齐技术Silva（202022/10/32.1 网格多视对齐技术Sharp(2004)：对大场景且未知视图方向的多视对齐进行了研究，为了降低计算负担，将图分解成一

10、组环。 要点在于：1）环的判别方法 环探测的复杂程度取决于视图是无组织的还是顺序的；2）不合格两两对齐的判别方法；3）环内及环间的误差分散方法。 HouFei (2009)：为了剔除错误的两两对齐，在判断环的问题上提出一致性环的概念。所谓一致性环即环中所有的变换都是近似单位阵变换，这样的一致性环中没有错误的两两对齐。评价：这种方法的缺点在于要求过于严格，可能会将合格的两两对齐排除在外，仅适合于粗对齐有很好的结果的场合。 Matabosch (2008)：探测环的方法： 如果视图是顺序拍摄的,如手持摄像仪,如果前后两个视图间的平移矢量(或旋转矢量)小于一定的阈值,同时这两个视图又不是相邻的那就可

11、以判定是一个环.简化的方法:利用两个视图的包围盒在XY,YZ,XZ方向上的投影来确定重叠区域,如果三个重叠区域都超过了给定的阈值,且两包围盒中心足够小, 那就可以判定是一个环。 （3）文献总结现有的多视对齐技术存在的主要问题:(1) 主视图法: 两两拼合如果误拼合，会影响全局拼合的效果。(2) 同步对齐法：无法降低大的计算量。(3) 图方法：瓶颈在于如何有效的探测环。2022/10/22.1 网格多视对齐技术Sharp(202022/10/32.2 具有对称特征的非完备数据的几何建模技术2.2.1非完备几何特征的定义及分类(1)非完备几何特征的定义(4)非完备几何特征的分类 在测量操作前因外力

12、作用或在测量过程中因扫描设备场景的限制或被测物体的遮挡等原因引起的构成产品模型的低层几何体素及其构造特征,如点,线,面出现缺失或变形等偏离物体原貌的情况,称为非完备几何特征。(2)非完备几何特征的测量建模过程 非完备几何特征的测量建模过程就是试图通过软件或硬件的手段恢复物体原貌的过程。1 测量前阶段（即用来测量的物体就是非完备的）如缺齿的齿轮；做了器官摘除手术的病人；受到挤压变形的古化石2 测量阶段 （由于测量手段或物体的复杂性（如内凹）引起的）(3)非完备几何特征的产生阶段1 按照非完备类型分： 1）缺损 2）变形2 按照产生阶段分： 1）原始非完备 2）测量非完备3 按照非完备的范围分：

13、1）小区域 2）大范围4 非完备几何特征的性质分： 1）平面 2）二次曲面 3）自由曲面如机械产品很多是规则曲面；而人脸等是自由曲面(5)非完备几何特征的测量建模的应用 1 受到挤压变形的古化石,恢复其原貌;2 做了器官摘除手术的病人需要做赝复;3 动画设计4 利用已有的数据进行创造性设计2022/10/22.2 具有对称特征的非完备数据的几何建模2022/10/32.2 具有对称特征的非完备数据的几何建模技术2.2.2 对称面或近似对称面的求解方法 1)轮廓线法金涛( 2003): 评价:该方法采用的对称特征是二维空间折线，需在测量阶段对特征线作标记，增加了数据测量的难度和工作量；另外，特征

14、线上所含数据点的数量有限，难以通过统计方法减小误差。 2022/10/22.2 具有对称特征的非完备数据的几何建模2022/10/32.2 具有对称特征的非完备数据的几何建模技术 2)局部形状匹配法纽约州立大学的Jianning Wang (2002): 利用3D Hough 变换将点云分为平坦区域和特征区域，对于特征区域进行聚类，然后对特征点对进行取中心点，多个中心点拟合成中心对称面。评价:优点：局部形状匹配法是将三维空间域的问题转化为二维平面域的图像问题,是一种降维的处理方法。缺点：存储需求量大，因为需要转换；求取对称面的精度不高，适用于复杂物体的多个对称面的求取。斯坦福大学的Niloy

15、J. Mitra (2006): 匹配” local shape signature”局部形状签名对,使用这些匹配来累积得到近似的对称面 。第一阶段: 我们计算一个简单的局部形状描述器第二阶段: 我们使用随机聚类算法mean shift clustering对每个点,计算一个局部形状签名,如果签名值相似,则这两点为一对点,点对之间可以计算一个中心点, 众多中心点累积得到近似的对称面。2022/10/22.2 具有对称特征的非完备数据的几何建模2022/10/32.2 具有对称特征的非完备数据的几何建模技术3)ICP方法南京航空航天大学 的张丽艳( 2006)：提出用ICP迭代方法来获取健康人脸

16、的对称面利用去掉裙边的数据求取人脸最优镜面1首先使用PCA(主轴分析)来确定镜面的最近似的位置,获取初始镜面 ;2通过初始镜面的镜像获取它的初始镜面;3对原始数据和初始镜像面去除掉裙边的数据进行基本ICP精对齐。除掉裙边的目的是保证初始镜像数据是原始数据的子集,从而满足基本ICP收敛的要求;4 将对齐后的对应点连线的中点拟合成最小二乘平面,这就是所要求的最佳镜面。优点：该方法是采用的基于优化理论的ICP算法，它通过迭代的方法找求最佳对称平面特征,能达到较高的精度。缺点：1初始对齐的位置对算法的收敛精度有影响；2如何有效地去除假的对应关系是保证算法健壮性的瓶颈所在。 原始数据初始镜像粗对齐去掉裙

17、边的初始镜像去掉裙边的原始数据文献总结：对于健康人脸的对称面获取,利用张丽艳的去掉裙边,然后使用基本ICP对齐方法是能够得到较好精度的对称面, 但对于需要赝复的病人,他的数据是带有缺损信息的,不满足基本ICP收敛的要求, 其结果是不理想的。因此我们需要着力解决的是如何有效地去除ICP对齐中假的对应关系,从而保证该方法在临床使用的稳定性.病人原始数据初始镜像病人脸面最优镜面2022/10/22.2 具有对称特征的非完备数据的几何建模2022/10/32.3 基于特征相似性的非完备数据的几何建模技术 (1) 问题求解的思路 利用外部的信息来辅助获取非完备区与完备区拓扑关系(2) 研究现状1 构建人

18、体特征模板2利用模板实现头部缺损区的填充1)利用设备投射光线的信息Davis, Marschner, Garr, Levoy( 2002)：测量残缺是因凹陷的几何形状致使测量手段难以到达所致，故通过光滑插值于残缺边界的等值面修复残缺区域几何形状，并在修复过程中考虑到残缺邻域几何的遮挡。算法由模糊与组合交替进行。 2)基于模板的方法Allen, Curless, Popovic (2003)Kraevoy ，Sheffer (2005)：第一步：根据人体的数据构建参数化的模板,然后利用模板进行参数设置,第二步：与缺损数据进行对齐来进行缺损区的填充。 评价： 优点：能够利用设备投射光线的信息，实现

19、残缺区域的光顺填充；缺点：需要已知设备的信息。评价：优点：能够基于特征参数构造脸部轮廓曲线，可以整体G连续的B样条曲面表示人体模型；缺点：需进行参数化定义，适用基本相似特征的数据。无光线约束有光线约束无光线约束有光线约束初始化迭代在对齐过程中考虑：1 对应点对距离误差2 平滑误差3 标记点误差2022/10/22.3 基于特征相似性的非完备数据的几何建2022/10/32.3 基于特征相似性的非完备数据的几何建模技术 基于例子的缺损区构建的技术路线 3)基于例子的方法 斯坦福大学的Mark Pauly, Niloy J. Mitra( 2005)：从数据库中检索合适的上下文模型,扭曲上下文模型

20、来符合输入数据,两者贴合设计来达到最终完整的数据。1模型搜索利用纹理搜索和形状搜索融合的搜索方法从数据库中提取一个模型(上下文模型),该模型能够提供所需的缺损区域的信息； 2 模板模型非刚性对齐基于变形和形状误差的惩罚函数计算和评估原有模型与上下文模型的对齐后的局部形状变形；评价优点：利用原有的数据库模型的信息，经过非刚性变换，使得一个不完备的数据构建成一个完整的几何模型，降低了模型处理的复杂度。缺点：需要有合适的数据库模型。3模板模型与现有模型融合基于重叠区的处理算法将原有模型与从上下文模型得到的几何信息融合为一个完整和一致的模型。变形度量几何误差综合误差文献总结： 未考虑模板模型的非刚性部

21、分对模型搜索的影响；未考虑模板模型非刚性匹配存在约束的情况 ；存在问题：2022/10/22.3 基于特征相似性的非完备数据的几何建2022/10/32.4 赝复体与周围组织的几何及纹理的光顺技术2.4.1 过渡曲面光顺技术(1) 问题的提出: 赝复体与缺损区组织面需要进行贴合,需要构造三角网格的过渡曲面，实现光顺过渡。(2) 过渡曲面的定义: 过渡曲面(blending surface)就是光滑地把两个或多个曲面连接起来的中间曲面, 被连接的曲面称之为基曲面。(3) 曲面光顺准则(马利庄,石教英,1996) 1）关键曲线（如飞机的骨架线）光顺； 2）网格线无多余的拐点（或平点）及变挠点； 3

22、）主曲率在节点处的跃度和足够小； 4）高斯曲率变化均匀。 (4) 研究现状 1)神经网络方法 (徐立亚,1999;熊邦书 ,2003;蒋刚 ,2009)原理：通过空间映射获得3 个方向的二维坐标,利用神经网络方法获得过渡区域的三维坐标 。评价:优点:不需要表面知识和确切的数学函数描述，只需要测得表面的有限点数；缺点:1)需要大数据量；2)速度不快 。2)能量法；Terzopoulo ( 2004) ：把在基曲面上过渡切触线及其在基曲面上的法矢和其他边界线作为约束，采用基于物理的曲面造型技术，来生成过渡曲面。 3)基于周边信息;陈志杨( 2005)：通过引入平均误差及平均曲率影响因子,自动计算出

23、过渡曲面影响区域,进而利用影响区域内的数据构造连续曲面并计算出过渡区域数据点。评价：优点：能够与周边区域光顺过渡；缺点：需要确定影响区域的位置。 4）伞形操作子的迭代Hongbo Fu（2007）：建立两个网格边界之间的对应关系，建立初始三角化，然后用伞形操作子进行新建三角网格及周边的平滑处理。评价：优点：能保证过渡曲面在拼接处与原曲面具有二阶几何连续性。 缺点：应用范围受限制，一般适合管状之间的过渡。 赝复体与缺损区组织面之间形成的空隙需要光顺填充2022/10/22.4 赝复体与周围组织的几何及纹理的光顺2022/10/32.4 赝复体与周围组织的几何及纹理的光顺技术2.4.2 纹理光顺技

24、术(2) 研究现状 1)基于特征点的映射方法R.Kurazum(2008)：从自动抽取模型表面的三维边缘特征入手，进行特征对应寻找。将纹理图像映射到三维点上。 评价：该方法仅需将纹理图像与三维点云的特征点对应起来即可实现纹理映射；但缺点在于特征点的准确性直接影响纹理映射变形程度。 2) 基于分块组合的方法 赵向阳 (2004):选择三幅正交的人脸图像,根据每张人脸图像只能提供一部分清晰无冗余的纹理,保留清晰有用的纹理和剔除冗余纹理；最后再对各模型块交接处进行颜色平滑过渡。 评价：该方法仅需对需要过渡部分进行处理；但缺点在于1）它要求有三幅正交的人脸图像，这样的条件并不总是能够满足； 2）过渡区

25、域大小选择,以及合成权值的设定都会影响最终融合图像的质量。 (1) 纹理光顺的目标 1)不会出现明显的接缝现象 2)尽量降低生成图像与原始图像的失真度3)搜索最优缝合路径的方法 李笑岚 ( 2006):通过小波分解技术将原始图像集合分为2类:边缘图和平滑图,对边缘图像采用图像缝合法进行拼接,提出了在部分纹理图表面搜索最优缝合路径的方法。对平滑图像采用多尺度融合法拼接。评价： 优点在于在消除接缝的同时能够最大限度地保存图像原有的细节信息；缺点是文中使用的柱面展开法只适合于形状较为简单的模型。 4)重叠区设置权重的方法 丁雅斌, ( 2008) :设计的三维光学数字成像系统可以同时采集物体在同一个

26、方向的深度图像和与它精确对应的纹理图像。对于重叠区的纹理采用权函数的设定方法。 评价：优点是在深度图像合成的同时进行纹理图像的融合； 缺点是权值是人为设定，无法保证纹理的平滑过渡。 5)用颜色梯度场的方法 Ming Chuang (2009); Su MS ( 2004); Levin A (2004)原理：首先通过在每个视图上添加颜色梯度获取一个描写纹理细节变化的颜色梯度场，然后求解梯度场的泊松方程,得到能够最佳拟合梯度变化的颜色场,将颜色场映射到几何模型上。 评价：可以得到一个无缝的纹理表面；保证纹理的平滑过渡。缺点是需要增加颜色梯度场的计算。2022/10/22.4 赝复体与周围组织的几

27、何及纹理的光顺2022/10/3文献综述结论2022/10/2文献综述结论2022/10/3三.研究内容1网格多视对齐技术研究（1）基于栅格结构探测环 （2）环内及环间的误差分散处理 （3）补测数据的误差分散处理 2具有对称特征的非完备数据的几何建模技术研究（1）测量数据几何特征非完备性的定义及分类（2）基于M估计的健壮性ICP算法的对称特征模型构建方法（3）基于纠正局部变形的对称特征模型构建方法3基于特征相似性的非完备数据的几何建模技术研究（1）基于健壮区域的特征相似性的数据搜索技术（2）基于约束的非刚性的模板模型映射技术4赝复体与周围组织的几何及纹理光顺技术研究（1）面结构光点云的数据特点

28、（2）基于双伞形运算的过渡曲面光顺技术（3）基于颜色梯度场最佳拟合的纹理光顺技术5支持颜面缺损修复的软件架构及其应用流程（1）软件开发平台及关系结构 （2）空间拓扑结构 （3）软件数据结构的UML描述 （4）系统应用流程 3.1 研究内容2022/10/2三.研究内容1网格多视对齐技术研究3.12022/10/3三.研究内容 在对非完备几何数据的特点分析的基础上，研究利用已有信息的特点来恢复缺损区数据信息的方法。 以颜面整形和缺损修复为应用背景,针对医学上对快速非接触无损测量和逼真建模新技术的需求,开发相应的模型构建和处理的软件工具，最终形成一套高度集成的具有临床应用价值的颜面缺损修复的CAD

29、系统，同时开展临床应用。 3.2 研究目标3.3 预期成果形成国内第一套具有自主知识产权的人体颜面数据快速获取与逼真建模系统(逼真建模部分)编制一套人体颜面数据快速获取与逼真建模CAD系统软件2022/10/2三.研究内容 在对非完备几何数据的特点分2022/10/3四.技术路线总体技术路线2022/10/2四.技术路线总体技术路线2022/10/3四.技术路线2022/10/2四.技术路线2022/10/31.网格多视对齐技术1.1 融合图分析及主视图法的多视对齐算法 1)基于栅格结构探测环 通过Hash 数据结构基于栅格来寻找重叠视图,重叠程度与所设定的阈值比较来确定是否是合格的两两对齐，

30、从而实现环的有效探测。2)环内及环间的误差分散处理 A 环内误差分散算法 B 环间误差分散视图重叠程度偏差显示图两个视图在法线方向的距离:绿色: -0.30.3mm; 蓝色:-0.3 -1.2mm;黄色: 0.3 1.2mm; 灰色表示为单一视图.由图可见,绿色占绝大部分.少部分蓝色和黄色是因为边缘数据不准确.对齐效果满足使用要求.融合图及主视图法的多视对齐流程图最终效果图3)补测数据的误差分散处理补拍多幅视图来补偿细节部分的孔洞 1)一个结点上增加多个结点。2)两个结点之间出现一个结点,形成一个环,出现了嵌套环的情况。解决方案:1) 以为主视图,按照主视图法进行误差分散;2)以为主视图, 按

31、照主视图法进行误差分散。回答问题1: 在数据预处理时,如何实现多视角的数据的坐标归一化?2022/10/21.网格多视对齐技术1.1 融合图分析及主2022/10/32.具有对称特征的非完备数据的几何建模技术2.1 基于M估计的健壮ICP的对称 特征模型构建方法 求对称面的问题就转化为如何健壮地获取ICP迭代的问题。 带有缺损信息的数据的健壮ICP算法 由于相对于缺损区的完好区数据在迭代过程中是找不到正确的对应点的,因此必须采取方法,对迭代过程中建立的临时对应点对的真伪进行判断.去掉可信度低的对应点对，以保证收敛的连续性和准确性。 对应论文：A CADCAM System for Fabric

32、ation of Facial Prosthesis, Rapid Prototyping Journal , (2011-Jun-17,vol 17 issue4)SCI检索在精度和速度上都优于其他方法!使用洛伦兹函数作为M估计， 重新定义对齐问题如下：给定一组对应点对,共轭梯度搜索实现下式最小化 试验:不同算法获取的镜像面与标准镜像面偏差 回答问题2:如何实现具有对称特征的非完备数据的几何建模? 2022/10/22.具有对称特征的非完备数据的几何建模技术2022/10/32.具有对称特征的非完备数据的几何建模技术2.2 基于纠正局部变形的对称特征 赝复体模型构建方法对应论文：基于纠正局部

33、变形的对称特征赝复体模型的构建（待投）问题的解决方案(要解决变形的方向/变形的程度/变形的方法) 如右图所示，一个需要进行颌面赝复的患者，由于颌面摘除手术与颌面赝复手术的时间相隔较长，受缺损部位收缩的牵引，口腔部软组织已出现了明显的偏移现象，因此要对该患者进行颌面赝复体制作时，需要先将口腔部的局部变形先纠正过来，然后再按照2.1的方法进行赝复建模，否则就会出现歪嘴之类的不美的颜面外观。第一步 探求额头及眼区的对称面H（带有法向n);第二步 交互地选取鼻根,人中以及嘴角;第三步 将鼻根,人中形成的平面与额头及眼区的对称面重叠;并得到新的嘴角位置,在移动过程中保证AB、BC的长度不变，且AB垂直于

34、对称面。-变形的方向/变形的程度第四步 嘴区的其余点数据按照基于弹性化的棱柱刚体的方法进行变换;-变形的方法第五步 在纠正了局部变形后的脸面上按照2.1的方法进行颌面赝复体的设计。回答问题2:如何实现具有对称特征的非完备数据的几何建模(有局部变形)? 2022/10/22.具有对称特征的非完备数据的几何建模技术2022/10/33.基于特征相似性的非完备数据的几何建模技术3.1基于模板模型非刚性匹配的模型 构建方法 (1)基于健壮区域的特征相似的数据搜索(2)基于约束的非刚性的模板模型映射基于模板模型非刚性匹配的模型构建流程图1）首先进行数据分割 A 基于平均曲率图的方法提取出鼻区 B 排除掉

35、脸部的非刚性区域对应论文：Model Retrieval and Template Guided Construction of Nosal Prosthesis（待投）回答问题3：如何基于特征相似性来实现非完备数据的几何建模?2）构建数据库3）相似性度量1）刚性对齐来确定配体鼻在患者数据上的位置2）基于约束的非刚性对齐实现鼻形态调整 A 满足约束 A1第一步刚性变换所带来的约束 A2对称面两边的数据变化应该是相同的,不过方向相反 A3 与人脸垂直方向缩放的基准面是配体鼻的底面 B 误差表达 B1 位置误差 B2 变形误差 C 最优化方程 截面线光顺性的检验 间隙检验 截面线/切向偏差/曲率2

36、022/10/23.基于特征相似性的非完备数据的几何建模技2022/10/34.赝复体与周围组织的几何及纹理光顺技术4.1融合双伞形运算和颜色梯度场最佳拟合的几何及纹理光顺技术基于最佳拟合的颜色梯度场的纹理融合流程图对应论文：Smooth and Texturing Blending Surfaces for Marginal Area ofFacial Prosthesis adjoined to Surrounding Tissue回答问题4：如何保证赝复体与周围组织区域的贴合性及美观性? 1 面结构光点云的数据特点2 几何光顺 首先对产生的间隙进行三角化填充，然后运用双伞形运算进行网格平

37、滑。3 纹理光顺点云与像素的一一对应的关系 网格点P的伞形运算示意 2022/10/24.赝复体与周围组织的几何及纹理光顺技术42022/10/3五、已经完成的工作5.1 已完成的研究点1 融合图及主视图法的多视对齐算法 2 基于M估计的健壮ICP的模型构建方法 3 基于纠正局部变形的对称特征赝复体模型构建方法 4 基于模板模型非刚性匹配的模型构建方法 5 融合双伞形运算和颜色梯度场最佳拟合的几何及纹理光顺技术5.2 参加的科研项目 1 上海市信息化专项资金项目 基于三维视觉测量的颜面缺损修复CAD系统的开发及其应用推广（2006-13） 2 上海市科委科技攻关项目 人体颜面数据快速获取与逼真

38、建模技术及其医学应用研究 ) 3 上海市科委制造业信息化专项 基于点云数据的复杂型面产品制造几何精度评定方法与系统开发(08DZ1121200) 2022/10/2五、已经完成的工作5.1 已完成的研究点2022/10/3五、已经完成的工作5.3 取得的知识产权 （1）专利 1习俊通，孙进，熊耀阳，陈晓波等，基于三维视觉测量的对称特征颜面赝复体制备方法，中国，发明专利，（授权号ZL2.1,授权公告日2010.08.18） 2习俊通、孙进、熊耀阳、陈晓波等,基于三维视觉测量的非对称特征颜面赝复体制备方法,中国，发明专利, (申请号ZL2.6,公开公告日2008.10.29)（2）发表论文1 Ji

39、n Sun, Xiaobo Chen, Juntong Xi,Yaoyang Xiong,A CADCAM System for Fabrication of Facial Prosthesis, Rapid Prototyping Journal , (2011-Jun-17,vol 17 issue4)SCI检索22 Jin Sun, Xiaobo Chen, Juntong Xi, Integration of Precise Mid-facial Plane Model with Realistic Visualization Techniques for Developing Ocular Prostheses, GESTS International Transactions on Computer Science and Engin