颅面复原是一项依据人的颅骨恢复其对应面部相貌的研究,在公安法医学、考古学、医学整形等诸多领域有着普遍应用。为了达到降低模型中样本数据维度,同时提高复原精度的目的,本文分别在三维颅面模型上提取以鼻尖点为起点的均匀分布于人脸的两类曲线,并以颅骨和人脸面皮上提取的两类曲线作为训练样本数据,分别建立颅骨和两类曲线的统计模型,利用统计模型获得的先验知识加上待复原颅骨数据,来估算面皮数据。本文主要的创新与研究工作如下:1.基于主成分分析(PCA)的颅骨面貌复原在基于PCA的颅面统计复原模型基础上,以颅骨和面貌作为训练样本,建立颅骨数据和面皮数据的统计模型,输入已知的人脸数据,得到复原出的颅骨数据;输入已知的颅骨数据,得到复原出的人脸数据。并分别将复原结果与原始颅骨、原始人脸做了对比,利用欧氏距离分别计算复原结果与原始颅骨、原始人脸的误差,以此来衡量复原结果与原始模型的相似度。2.基于径向曲线的颅面统计复原将颅骨和对应的人脸面皮上提取的径向曲线作为训练样本数据,建立颅骨和径向曲线的统计模型,利用统计模型获得的先验知识加上待复原颅骨数据,复原出未知颅骨对应人脸的径向曲线,最后根据人脸统计模型估计出待复原颅骨的面貌。将在此方法下得到的复原面貌与对应的原始面貌做对比,利用欧氏距离计算复原面貌与原始面貌的误差,并将此误差与PCA颅面统计复原下的复原面貌与原始面貌的误差做比较,结果显示基于径向曲线的颅面统计复原的复原结果误差更小,意味着基于径向曲线的颅面统计复原效果优于PCA颅面统计复原效果。3.基于测地线的颅面统计复原将颅骨和对应的人脸面皮上提取的测地线作为训练样本数据,建立颅骨和测地线的统计模型,利用统计模型获得的先验知识加上待复原颅骨数据,复原出未知颅骨对应人脸的测地线,最后根据人脸统计模型估计出待复原颅骨的面貌。将在此方法下得到的复原面貌与对应的原始面貌做对比,利用欧氏距离计算复原面貌与原始面貌的误差,并将此误差与PCA颅面统计复原方法及基于径向曲线的颅面统计复原方法的误差做比较,结果显示基于测地线的颅面统计复原的复原结果误差更小,意味着基于测地线的颅面统计复原效果优于PCA颅面统计复原效果及基于径向曲线的颅面统计复原效果。与基于PCA进行的颅面复原方法相比,本文提出的基于曲线的颅面统计复原方法降低了模型中样本数据的维度,提高了颅面复原的精度和速度,颅面复原的效果得到进一步的改善。