项目名称: 基于非完备几何特征测量数据建模的关键技术基础研究

项目编号: No.51475409

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 孙进

作者单位: 扬州大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 本项目面向有效恢复非完备区三维原貌问题,利用非完备几何特征与先验知识的关联特性,研究先验知识的识别、抽取、关联、集成等关键技术,拟构建基于非完备几何信息的测量数据完备特征建模基本理论,结合颜面缺损赝复,建立颜面缺损赝复的几何建模技术体系。针对对称面的有效提取,结合点云数据几何特性,提出基于扩展高斯球与M估计融合的非完备数据对称特征提取算法;面向对称特征中存在局部变形问题,研究局部变形恢复方法,形成基于旋转不变量拉普拉斯算法的局部变形恢复策略;消除2D图像恢复三维数据的病态问题,通过2D图像与已有3D数据深度融合,形成基于视觉图像特征相似性的非完备数据完备特征建模理论;针对扭曲变形颌面缺损和参照患者照片修复鼻缺损问题展开赝复应用研究。集成本项目研究成果以及三维形貌采集等技术,搭建颜面完备特征建模CAD试验系统,完成临床验证。项目研究对医学颜面修复,文物保护,扫描数据质量提升均具有重要意义。

中文关键词: 非完备几何特征;几何建模;对称;相似;颜面赝复

英文摘要: The characteristic of the model reconstruction theory for incomplete geometrical features is to recover the original defect information by analyzing,extracting, correlating,and integrating the characteristics of known data. And the modelling technique for repairing facial defects can be established when the theory is applied in the facial plastic surgery field. For incomplete data with symmetrical features, the data in good condition will be mirrored into the defect region. However, since some points in good condition does not own the corresponding points in the defect area,and in order to ensure continuity and accuracy of convergence,the approach must be taken to judge the authenticity of the temporary corresponding points, getting rid of the point pairs with low credibility. We applied the M estimation ICP-based iterative algorithm integrated with the expansion of Gaussian sphere, using the residual function instead of the residuals in process of minimizing for the outer points suppression, making the outer point of almost no effect on the minimum process. For incomplete data with local deformed symmetrical features, we used the Laplace algorithm with rotation invariants to recover the local deformation.For incomplete data with no self-information is available for the reconstruction, we firstly acquire the incomplete data from its photo by integrating 2D image and the 3D surrounding issue data, then use the constraint-based non-rigid alignment to map the incomplete model to the defect region, ensuring the filled data can be transited smoothly with the surrounding issue data. Thus the construction technique of incomplete data with distorted symmetrical features can be used on the distorted facial defects with symmetrical features ,and the construction technique of incomplete data with feature similarity can be used for asymmetric facial defects (such as nasal defects, etc.).We will used the above modelling techniques of incomplete data and three-dimensional topography acquisition technology to the field of facial defects repair applications,developing a human facial defects repair CAD system for clinical applications to verify if the system can meet the requirements of digital prostheses modelling.This project will contribute to the treatment of facial defect, as well as heritage repair,scan data quality improvement and other areas.

英文关键词: Incomplete Geometric Features;Modelling;Symmetry;Similar;Face Repair

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