基于几何对称性的颅骨复原技术new

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1、第34卷第20期计算机工程2008年10月Vol.34No.20ComputerEngineeringOctober2008·图形图像处理·文章编号：1000—3428(2008)20—0252—03文献标识码：A中图分类号：TP391.41基于几何对称性的颅骨复原技术李磊，周明全，耿国华，董建民(西北大学信息科学与技术学院，西安710127)摘要：颅骨图像在几何上具有对称性特征，根据转动惯量在几何对称性对象上所具有的良好性质，提出一种改进的计算对称轴的算法，该算法利用计算机语言编程实现。结果表明，利用改进后的算法，找到了颅骨这类CT图像的对称轴，并根据对称性修复了图像，完成

2、了颅骨图像的破洞修复，将轮廓点和边界周长的平均误差分别控制在7.50%和3.05%，得到了较好的结果。关键词：颅骨复原；转动惯量；对称轴TechnologyofSkullRestorationBasedonGeometrySymmetryLILei,ZHOUMing-quan,GENGGuo-hua,DONGJian-min(SchoolofInformationScienceandTechnology,NorthwestUniversity,Xi’an710127)【Abstract】Amodifiedcomputingsymmetryaxesalgorithmisprop

3、osedforthegeometrysymmetrygoodpropertyofskullimageandthemomentofinertiaonthesymmetryobjects.ThenumericalresultsprovethatthealgorithminthepaperisusedtodiscoverthesymmetryaxesoftheCTimagesandthentherestoredimagesareaccomplishedafterbeingprogrammedwiththemeanerrorsof7.50percentand3.05percenton

4、thelengthandpointsonthecontourrespectively.【Keywords】skullrestoration;momentofinertia;symmetryaxes残缺物体表面的破洞修补问题，是计算机可视化、三维本文二值化的阈值为95。针对图1的滤波和二值化的处理结处理和模式识别中一个突出难题。近年来国际上已经有二十果可以在图2中体现出来。图2的背景色像素值为0，为纯多篇关于破洞修复的论文发表。在国内，西北大学周明全教黑色。为了显示出后续得到的轮廓点，颅骨的骨质部分像素授领导的科研小组填补了我国计算机颅骨面貌复原技术领域灰度设置为180，为浅灰

5、色。经过滤波和二值化操作，CT图的空白；吉林大学科研人员修复了老山汉墓出土的女主人颅像被去除了噪点，并分离出了骨质部分，简化了图像信息。骨三维头像。两者均在颅骨复原领域做出了较大贡献。颅骨直线1复原在医学、刑侦学、考古学等领域都有着重大的价值，比如机械性损伤导致的颅骨骨折，犯罪分子为了掩盖犯罪事实直线2故意破坏被害人头骨，或出土的古代墓葬中由于岁月流失，人的颅骨也被部分腐蚀。在数字化医学以及揭开受害人或墓主人真实身份中，颅骨的破洞修复都是必须解决的问题。先修补破洞得到完整的颅骨，进而在数字化颅骨的基础上加上轮廓线软组织等的信息就可以复原出人生前的样子。现在的破洞修图1原始图像

6、图2转动惯量法求得的对称轴复技术大都是在三维空间通过插值并调整插值点的曲率来实1.2颅骨断层图像外边缘点的提取现，文献[1]就是通过在三维空间修补颅骨漏洞，但是它要求本文在二值化图像的基础上采用边界跟踪法求取边缘点颅骨破洞必须有一个完整的闭合边缘，否则无能为力。三维[2]信息。此方法提取的边缘只有一个像素宽度，也正好符合上的修补技术难度大，注意到人的颅骨存在几何对称性，那本文用到的转动惯量法求物体对称轴的要求。使用边界跟踪么颅骨破洞就可以利用对称性用颅骨未破损的部分来修复破法得到的颅骨边缘如图2中轮廓线所示白色封闭曲线所示。洞。同时，把颅骨破洞修复的三维问题降到二维上解决可降

7、2物体对称轴的求解及缺损颅骨断层CT图像修复低技术难度。本文通过修复颅骨CT断层图像，在二维上解2.1转动惯量法决破洞修复问题。本文采用了文献[3]描述的转动惯量法求取物体对称轴1颅骨CT图像的前期处理并对该算法作了改进。此方法已由文献[3]证明具有良好的抗1.1CT图像的滤波和二值化噪性能。转动惯量法求物体对称轴是基于物体的转动惯量在在获得CT断层图像的过程中由于各种原因，如仪器的绕对称轴和对称轴垂直方向取得极值的物理属性取得的。众电子波动等，都可能使CT断层图像存在噪点，这给后期图所周知，曲线yfx