人体面部软组织的三维几何有限元建模是颅面手术模拟过程中很重要的一个环节。手术模拟是一个融合计算机技术、图像处理、计算机图形学、现代医学、科学计算可视化等多学科的交叉研究领域。手术模拟的研究宗旨在于为外科医生提供可以反复使用的训练和模拟工具,可应用于手术规划、手术演练和进一步的实际手术中,对于先进手术方式的推广能起到很好的促进作用。本文主要研究了人体面部软组织的三维几何有限元建模方法。针对模拟整形手术中面部软组织变形问题,本文提出一种简化的基于柱面投影的几何有限元建模方法。本文先用区域生长算法把在CT数据中的头架分割出来,再用改进Marching Cubes算法得到初始的表皮数据和颅骨数据,接着用柱面投影算法和滤波算法,得到点和面都一一对应的表皮数据和颅骨数据,以五面体为有限单位元,形成规则的几何模型。本文的几个主要研究重点是:(1)医学图像的三维重建过程中,利用改进的Marching Cubes算法得到了颅脑的三维数据,解决了二义性面上的不确定性,保证所构造的等值面具有拓扑一致性。(2)将常用于产生柱面全景图的柱面投影算法用到医学图像的建模当中,起到了很好的效果。不仅使表皮三维数据和颅骨三维数据上的点一一对应,还为形成规则有限元索引打了下基础。(3)采用了五面体棱柱作为有限单位元,将表皮数据和颅骨数据上的三角片也都一一对应起来,有利于后续的变形工作。实验结果表明,此方法采用几何模型模拟面部软组织,在保证可视化效果和一定精度的前提下,建立起了规则有限元体,提高了模型实时性和实用性。