[发明专利]一种基于谱分析的颅面关系研究方法及装置

说明书

本发明属于颅面形态信息学技术领域，具体涉及一种基于谱分析的颅面关系研究方法及装置，通过获取颅骨和人脸的三角形网格模型；根据颅骨和人脸的三角形网格模型，基于波扩散距离分布曲线构建形状特征空间；在形状特征空间中，计算颅骨集合和人脸集合波扩散距离分布曲线之间的典型相关系数，基于假设检验分析得到第一颅面相关性规则R1；计算颅骨波扩散距离分布曲线之间的弗雷歇距离，计算人脸波扩散距离分布曲线之间的弗雷歇距离，根据颅骨相似性的变化趋势和人脸间相似性的变化趋势的相关性，得到第二颅面相关性规则R2；在真实颅面数据库，验证颅面的相关性。通过构建形状特征空间，准确地验证了颅骨和人脸之间有很强的相关性。

技术领域

本发明属于颅面形态信息学技术领域，具体涉及一种基于谱分析的颅面关 系研究方法及装置。

背景技术

颅面关系的研究主要用于颅面识别，颅面重建等等。颅面识别是指将最相 似的注册人脸与未知人脸进行匹配并且分别利用颅面关系确定未知颅骨的身 份。颅面重建通过计算机辅助技术和颅面关系技术通过计算颅骨的外观，从颅 骨中复原出一张单独的脸。因此，颅面关系可以显著提高了颅面识别以及颅面 重建的准确性和效率。

人类学家和解剖学家发现了人类颅骨和人脸之间的关系。除了性别、种族 和环境因素外，颅骨是决定人类人脸外观的主要因素。颅骨是具有人类人脸外 观的固有生物学特征，其形状决定了人脸特征的位置和结构。因此，根据人类 学家和解剖学家的研究，观察到以下颅面关系：

R1：对于人类颅骨和人脸，颅骨与相应的人脸有很强的相关性。

R2：对于人类颅骨和人脸，颅骨的相似性变化趋势通常与相应的人脸相似 性一致；换句话说，如果颅骨更相似，对应的人脸应该更相似。

上述颅面关系描述了颅骨和相应人脸之间的关系以及颅骨相似性变化和人 脸相似性变化规律。在以前的研究中，一些研究人员研究了颅面关系R1。但事 实上，颅面关系R2为颅面识别和颅面重建的应用提供了强有力的理论支持。有 效的颅面关系验证不仅为相关颅面研究提供了理论支持，而且有助于提高研究 人员对颅面模型的理解。然而，大多数研究人员姿势基于颅面关系研究颅面应 用；只有少数研究人员真正验证了颅面关系。

现有技术中：

1.面部软组织厚度(FSTT)：传统上，人类学家和解剖学家通过测量FSTT 获得并使用颅面关系R1。M.Prokopec等人在带有鼻骨的颅骨的基础上重建了鼻 子形状；他们画了一个正交投影的颅骨轮廓，并根据指南对软骨部件进行了改 造；增加柔软部分的厚度，绘制鼻子的外部轮廓以及眼睛和耳朵的位置。 C.M.Wilkinson等人探索了口腔软组织和骨骼细节之间的关系。研究发现，最可靠的口腔宽度指标是唇间距离，男性和女性的唇厚与牙齿高度呈正相关。 CN.Stephan认为，许多用于基于骨骼估计软组织的人脸近似方法都是主观，未 经科学的测试，他测试了几种常用的基于颅骨的软组织预测来确定口腔宽度的 方法。C.Rynn从颅面形态、下颌骨、口腔、鼻子和眼睛讨论了颅骨和人脸之间的解剖和形态学相互关系，作者认为成人颅骨的形状基于人脸和头部的内部和 外部软组织，正如人脸和头部基于颅骨一样。Z.M.Pavla评估了颅面形状和软组 织轮廓形状之间的关联强度，并描述了最重要的特征，基于中欧人口数据库的 两种形状轮廓的显著联合变化。除了头颅前额轮廓，颅骨和软组织曲线之间的 最密切关系出现在上颌，下半边脸和中半边脸的关系很小。