颅面测量作为人体测量的一个重要组成部分,在人类学、解剖学、临床医学、法医学、医疗器械设计、国家安全、人体识别、生物医学工程等领域有着广泛的应用。同时,如何充分利用测量出来的结果,对已有三维人脸模型进行微调,即向用户提供直观高效的变形与编辑方式,从而方便地修改三维模型一直是计算机辅助几何设计和图形学(CAGD&CG)的重要研究内容,也是人们多年来一直努力的目标。本文以人类学关于颅骨和面貌的相关性理论为基础,以计算机可视化技术为工具,研究并科学计算了颅面三维几何特征,在此基础上,以几何特征为约束对三维人脸模型进行了变形和编辑。本文的主要研究内容包括:1)颅面几何特征研究。本文在分析国内外颅面特征点的定义的基础上,同时在整形学科和美学的指导下,确定了颅面计算机辅助测量的几何内容。2)三维重构。利用计算机三维可视化技术,对原始CT切片进行三维面、体重建,提出了一种基于特征点的三维人脸网格简化算法。实验证明该算法具有显著的简化效果,同时又能够保持颅面的重要特征。3)三维计算。在分析了三维交互技术、三维空间拾取算法的基础上,给出了计算三维模型的距离、角度、面积、体积等几何参数的方法,实验证明该方法可行。4)三维模型的变形与编辑。利用三维计算的结果,针对三维模型进行了交互式变形和编辑。本文改进了点约束变形算法,使得鼻部的变形具有较好的效果;同时,实现了基于层次B样条的网格模型变形。5)本文设计并实现了三维计算与网格变形系统“SkullComEditor”。该系统具有三维重建与化简、三维计算、网格变形与编辑等功能,在颅面形态学研究方面,具有一定的应用价值。本课题得到国家自然科学基金重点项目“颅面形态学和颅面重构的研究”(60736008)的支持。