颅面复原中快速颅骨检索是指：在基于模板变形的颅面复原方法中, 复原的开始阶段需要在数据库中选取与待复原颅骨最为相似的参考颅骨，然后通过待复原颅骨和检索出的最相似颅骨之间的形变差异，将这种差异应用在最相似颅骨所对应的面皮上，从而复原出待复原颅骨的容貌。

在颅骨数据库检索出最相似的颅骨对整个颅面复原有很大的影响，因为颅骨的检索属于三维模型检索的一种，但颅骨又不同于一般的三维模型，它是属于同一类的模型，模型之间的差异较小。

目前针对三维模型的检索，主要包括：

1）降维的方法，可以减少检索的时间；

2）针对性特征的提取，使得检索的效率变高；

……

基于这些方法，同时考虑到颅骨模型本身是属于同一类的，因此检索的精确性和检索的效率成为了颅骨检索的主要任务。

人工的颅面复原

针对快速且精确的颅骨模型检索，需要对颅骨模型进行降维之后的特征提取，同时在进行特征提取时，需要结合颅面形态学等先验知识，进行针对颅骨本身的特征提取；这样一来，不仅减少了检索的时间，在检索的精确性上也有了大幅度的提升。

颅面复原中的特征点标定

人脸正侧面照片拼接结果

如何提高颅骨检索的效率和精确性？当前，针对三维模型检索，如果直接进行特征提取，虽然可以保证检索的准确性，但是由于三维模型本身的高维度性质，导致在进行检索时会耗费大量的时间，影响检索的效果；如果使用降维的方法进行检索，就需要在特征提取部分进行针对性的特征提取，要在保证检索时间的同时，检索的精度也可以得到充分的保证。本文提出一种夹角信息和距离信息融合的颅骨轮廓特征提取算法, 并在此基础上提出一种能够反映颅骨空域信息的剖面特征提取算法。检索时首先获取三维颅骨的正交投影和深度投影, 通过正交投影获取轮廓的角度和距离特征，通过深度投影获得具有空域信息的剖面特征；然后对多个特征进行加权融合搜索到最相似颅骨，最后通过 ICP +TPS 对检索到的颅骨进行误差评估。具体的优势可以概括如下：

1)        进行降维之后可以保证检索的效率；

2)        将轮廓特征和剖面特征进行结合，保证检索的准确性；

3)        通过后期的误差评估，可以再次检验检索的效果；

本文在从颅面数据库中选择与待复原颅骨最相似的参考颅骨时, 将三维问题转化为二维问题, 提出一种结合夹角距离信息和剖面信息的二维投影轮廓特征提取算法. 在保证检索查准率的同时, 显著提高了轮廓特征提取方法的计算效率. 本文在进行投影时, 不仅考虑到了轮廓内部点, 而且考虑到了三维模型的空域信息. 同时将模拟切割模型的思想应用于投影面, 融合剖面特征与轮廓特征, 提出了基于多尺度二维投影的三维颅骨检索算法.最后使用 ICP 和 TPS 相结合的方法对检索出的颅骨相似程度进行验证, 使得验证的结果更加准确. 本文算法整个过程完全避免了人工干预, 自动实现与待复原颅骨最相似的参考颅骨的选择, 提高了度量效率。

引用格式：刘雄乐, 刘晓宁, 朱丽品, 杨稳. 基于多尺度投影的相似颅骨检索. 自动化学报, 2018, 44(2): 289-298. 

链接：http://html.rhhz.net/ZDHXBZWB/html/2018-2-289.htm

作者简介：

刘雄乐，西北大学信息科学与技术学院硕士研究生. 2015 年获得西安科技大学计算机科学与技术学院学士学位.主要研究方向为计算机图形. E -mail: liuxiongle@stumail.nwu.edu.cn

刘晓宁，西北大学信息科学与技术学院副教授. 2006 年获得西北大学博士学位.主要研究方向为图像处理, 模式识别与三维可视化技术. 本文通信作者.E-mail: xnliu@nwu.edu.cn

朱丽品，西北大学信息科学与技术学院硕士研究生. 2015 年获得河南师范大学
信息科学与技术学院学士学位.主要研究方向为三维可视化.E-mail: lipin zhu@stumail.nwu.edu.cn

杨 稳，西北大学信息科学与技术学院硕士研究生. 2016 年获得安康学院电子
工程与信息学院学士学位.主要研究方向为图形图像处理.E-mail: yw@stumail.nwu.edu.cn