人脸是人类最具表达能力的部分,其复杂的特征结构使得人脸建模一直是计算机图形学领域中一个极具挑战性的课题。基于颅骨的人脸建模技术是三维人脸建模技术的分支,主要应用于对人类遗骨的身份判定和面貌复原过程。该技术显著地改善了传统面貌复原方法的效率和质量,近年来受到人们的广泛关注。本文以人类学关于颅骨和面貌的相关性理论为依据,以计算机可视化技术为工具,研究了计算机辅助颅骨面貌复原中的部分关键技术和基本方法。主要研究内容包括:1.基于CT图像的颅骨面貌建模方法。以CT医学影像数据为基本输入,经过图像恢复,图像增强,图像二值化等图像预处理操作,提高了图像的清晰度,并提取图像轮廓线;采用Marching Cubes算法对体数据进行表面绘制,实现了三维颅骨模型重构,为模型的复原提供数据基础。2.基于球面调和函数的参数曲面重建方法。分析了球面调和函数在颅骨复原中应用的可行性;采用重心映射方法实现了模型的球面参数化;深入研究了大规模数据参数曲面重建的简单迭代残量拟合方法和多通道迭代残量拟合方法。3.三维网格编辑方法。结合网格细分和网格简化方法,给出了基于三角面片的顶点加权局部网格编辑方法,实现了在不同分辨率下对三维模型的局部网格编辑。同时,研究并实现了网格平滑等网格优化方法,优化了模型显示效果。4.系统的设计与实现。结合颅骨面貌复原的实际需要,以Visual C++ 6.0和基于OpenGL的三维图形库VTK为工具,建立了计算机辅助颅骨面貌复原系统:FacialReconstruction。系统实现了数据读取、数据预处理、三维重构、三维显示、球面参数化、网格变形和网格平滑等功能,复原步骤清晰,操作简便,复原结果较好。