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题名基于三维耳廓模板修复光学扫描缺损模型的方法研究
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作者
林智源
王业维
余光正
李哲林
张鑫
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机构
华南理工大学设计学院
华南理工大学物理与光电学院
华南理工大学电子与信息学院
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出处
《图学学报》
北大核心
2025年第4期889-898,共10页
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基金
国家自然科学基金(12474465)
国家重点研发计划(2022YFF0607000)
广东省自然科学基金面上项目(2024A1515011446)。
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文摘
人体耳廓的三维模型在人体工程学和数值模拟等领域有着重要应用,可通过光学扫描成像等方法快速建模,但耳甲腔等局部凹陷结构无法将反射光线反馈给扫描设备,从而形成扫描盲区。传统方法是通过逆向工程软件依据盲区周围三角网格的曲率信息进行修补,但精度较低且效率不高。为提升耳廓模型精度,将耳印材料注入耳甲腔,然后扫描耳印模型以获得精确的耳甲腔凹陷结构,并将其与耳廓扫描模型的重合部位进行手动对齐和全局对齐,从而拼接得到较为精确且完整模型,该方法获得的耳廓模型精确但整个过程相对复杂耗时。针对这一问题,提出一种基于三维耳廓模板修复光学扫描缺损模型的方法。首先基于精确扫描和拼接建立的35名成年受试者的耳廓模型构建统计形状模型库,根据其相关性特征生成三维耳廓模板;然后采用改进后的MeshMonk程序,通过刚性配准和非刚性配准至5位新受试者的缺损模型,从而生成完整模型;最后采用偏差距离均方根值,对比分析5位受试者的修补完整模型、生成完整模型和精确完整模型之间的图形偏差。结果表明,生成完整模型与精确完整模型的均方根均值为(0.37±0.01) mm,在可接受阈值0.50 mm范围内。而在点云距离大于0.50 mm之外,生成完整模型与精确完整模型的均方根误差均值为(0.93±0.12) mm,明显小于修补完整模型与精确完整模型的均方根误差均值(2.87±0.49) mm (提高约68%)。可见,该方法相较于逆向工程软件修补法具有明显的精度优势,且方法简洁、高效,可用于完整耳廓甚至头部的三维扫描建模。
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关键词
光学扫描
缺损模型
三维耳廓模板
模型配准
精度对比
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Keywords
optical scanning
incomplete model
3D auricle template
model registration
accuracy comparison
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分类号
R764
[医药卫生—耳鼻咽喉科]
TP391.41
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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