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和待复原颅骨最为相似的参考颅骨,然后计算待复原颅骨和参考颅骨之间的形变,最后将这种形变应用在参考颅骨对应的面皮上,完成待复原颅骨的面貌复原。参考颅骨的选择实质是三维模型检索的一种应用,由于颅骨间的差异细微,经典的三维模型检索算法并不适用。本文以如何进行快速而又准确的三维相似颅骨检索作为研究重点,主要研究内容包括:1.颅骨数据预处理。介绍了活体颅骨数据从扫描到入库的完整流程。首先,对原始获取的CT颅骨数据进行三维重建、去噪,形成单层颅骨数据;其次,引入颅面形态学中的法兰克福坐标系,对颅骨数据归一化;最后,对颅骨数据库进行设计和构建,针对后续残缺颅骨检索,增加了颅骨分区存储。2.提出一种基于多尺度投影的三维颅骨检索算法。首先获取三维颅骨的正交投影和深度投影,并进一步获取颅骨轮廓角度、距离以及具有空域信息的剖面特征。其次,通过样本库监督学习,确定对颅骨形态不同描述能力的特征所对应的加权系数。最后基于ICP+TPS配准对检索颅骨进行误差评估。实验表明,多尺度投影所提取的颅骨特征可以有效表征颅骨,不同特征加权系数的颅骨检索准确率较高。3.残缺颅骨分区检索。针对不完整颅骨,本文引入了分区的思想来进行残缺颅骨的检索,使得针对残缺颅骨同样可以检索到其所对应的完整参考颅骨。实验表明,算法在保证检索效率的同时,可以很准确地应用在颅面复原前期对最相似颅骨的选择上。基于以上研究,本文设计并实现了一个快速颅骨检索原型系统,该系统功能主要包括颅骨数据库建立、颅骨特征提取、最相似颅骨检索以及检索效果评价功能。实验表明,本文设计的系统可以为基于模板变形的颅面复原检索出数据库中最相似颅骨。