[发明专利]基于层次化回归模型的颅面重构方法

摘要

本发明公开了一种基于层次化回归模型来实现对未知颅骨进行面皮重构的方法，通过对训练样本集中的颅骨和面皮分别进行处理得到规格化的训练样本数据，通过子空间分析得到颅骨、面皮、眼睛、鼻子、嘴巴五个子空间，并分别建立面皮、眼睛、鼻子、嘴巴的子空间特征对颅骨子空间特征的回归模型；根据回归模型重构未知颅骨的面皮整体和眼睛、鼻子、嘴巴的三维网格模型，最后融合面皮整体和眼睛、鼻子、嘴巴三维网格模型得到重构面皮。本发明不但能够实现面部基本形状和整体结构的精确重构，而且能较好地重构五官局部特征区域。在刑侦、考古、法医人类学、医学手术、美容整容等领域具有重要的应用价值和实用价值。

主权项

基于层次化回归模型的颅面重构方法，其特征在于，包括下列步骤：1)模型训练；1.1）数据处理：对训练样本集中的颅骨和面皮分别进行非刚性三维数据配准，并将颅骨和面皮的姿态和大小规格化，分别得到顶点个数相同、语义相同、连接关系一致的颅骨三维网格模型样本集和面皮三维网格模型样本集，然后从每个面皮的三维网格模型中分割出眼睛、鼻子、嘴巴三个区域的三维网格模型，最后分别将每个颅骨、面皮、眼睛、鼻子、嘴巴的三维网格模型按点的坐标规格化为一个高维原始特征向量；1.2）子空间分析：对步骤1.1）中得到的训练样本的颅骨、面皮、眼睛、鼻子、嘴巴的高维原始特征向量集分别进行子空间分析，得到五个子空间投影矩阵，并将这些高维数据投影到相应的低维子空间；1.3）层次化回归模型建立：分别建立面皮、眼睛、鼻子、嘴巴的子空间特征对颅骨子空间特征的回归模型；2）颅面重构；2.1）数据处理：将未知颅骨与训练样本集中的颅骨进行非刚性三维数据配准，将未知颅骨的姿态和大小规格化，并按点的坐标将未知颅骨规格化为一个高维原始特征向量；2.2）层次化面皮模型重构：利用步骤1.2）中的颅骨子空间投影矩阵将步骤2.1）中得到的未知颅骨的高维原始特征向量投影到颅骨子空间，利用步骤1.3）建立的层次化回归模型得到相应于未知颅骨的面皮、眼睛、鼻子、嘴巴的子空间特征，根据相应的子空间特征恢复出未知颅骨的面皮整体三维网格模型和眼睛、鼻子、嘴巴这三个区域的局部三维网格模型；2.3)模型融合：融合面皮整体三维网格模型和眼睛、鼻子、嘴巴这三个局部的三维网格模型得到未知颅骨的重构面皮。