面部软组织厚度测量及其在面貌复原中的应用-论文.pdf

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1、第32卷，第3期人类学学报V_01-32．No．32013年8月ACTAANTHRoPoLOGICASINICAAugust，2013面部软组织厚度测量及其在面貌复原中的应用税午阳，周明全，纪元，殷荣超1．北京师范大学信息科学与技术学院，北京100875；2．公安部物证鉴定中心，北京100038摘要：软组织厚度作为颅骨面貌复原的基础，具有重要的应用价值。本文借助计算机技术对西安地区132例成年人颅面数据样本开展软组织测量、分析及应用研究，结果表明，1)通过分析特征点处软组织厚度和面部软组织分布图，发现面部软组织分布具有一定的规律，额头区域软组织厚度薄且样本间差异小，脸颊区域软组织厚

2、且样本间差异大；2)通过比较不同年龄段男性软组织厚度的均值，发现20-30岁阶段软组织厚度均值最小，50-60岁阶段软组织厚度均值其次，30--40岁阶段软组织厚度均值最大，但30~40岁和40~50岁两个年龄段的软组织厚度近似；通过比较不同年龄段女性软组织厚度的均值，发现20~30岁阶段软组织厚度均值最小，30~40岁阶段软组织厚度均值其次，40~50岁阶段的软组织厚度均值最大；3)特征点处软组织厚度标准差可以反映面貌体态的差异，因此根据10个脸颊特征点的软组织厚度均值和标准差实现面貌体态分类；4)根据不同性别、年龄、体态对应的软组织平均厚度，应用计算机技术实现给定颅骨的三维面貌

3、复原，复原结果相比于传统手工复原的结果更加科学。关键词：颅骨；特征点；软组织；厚度；面貌复原中图法分类号：DF795．6；文献标识码：A；文章编号：1000．3193(2013)03．0345．09颅骨面貌复原是根据颅骨及面貌之间的相互关系估计给定颅骨的三维面貌，该技术已经应用于刑侦【1】及古人面貌复原【2]。面部软组织厚度的测量与统计是三维面貌复原的基础，颅骨特征点的定义和软组织测量方法将直接影响面部软组织厚度的统计结果。颅骨特征点的定义目前尚未有统一的标准[3-7]但不同学者给出的特征点定义均满足一定的规律：特征点包括两部分，一部分位于头部正中矢状面上，这类特征点位置基本固定；

4、另一部分则对称分布于正中矢状面两侧，这类特征点无统一标准，大多由学者自己定义。传统软组织厚度测量通常采用针刺法或刀刺法对尸体的头面部特征点进行软组织厚度测量和统计【8】，该方法具有较大的局限性，表现在三个方面：1)尸体随放置时间的增加会不断丢失水分，影响软组织厚度测量的准确性。2)由于仅能对尸体测量，测量样本数量有限，影响软组织厚度统计结果的准确性。3)针刺法或刀刺法在测量过程中会对软组织造成一定程度的挤压，影响测量结果的准确性。近年来，随着医学影像采集设备的发展，超声波【9。⋯、X光片[1l-Z3]已经被应用于活体样本面部软组织的测量，拓展了测量样本的范围。然而由于受到采集设备工

5、作原理的制约，上述方法单次仅能测量特征点的软组织厚度值，并且不能获得颅骨和面貌的三维模型。CT设备是根据人体组织对X射线的吸收系数进行收稿日期：2011-06-07；定稿日期：2012—02一O1基金项国家自然科学基金重点项目(60736008)，北京市自然基金重点项目(4181002)，国家科技支撑计划(2012BAH33F04)作者简介：税午阳(1983．11-)，男，博士，主要从事计算机辅助颅骨面貌复原研究。Emaihsissun@126．corn·346·人类学学报32卷成像，其断面图像是人体组织对x射线吸收系数的分布图，该方法通过一次头部扫描不但可以计算颅骨特征点的软组织

6、厚度[】，计算面部的软组织厚度分布，而且能够重建颅骨和面貌的三维模型，相比于其他方法更适合颅骨面貌复原。本文通过CT技术测量头面部特征点处的软组织厚度以及面部稠密点的软组织厚度，生成面部软组织分布图，根据不同年龄、性别和体态的面部软组织厚度统计结果，实现颅骨面貌复原。研究主要包括三方面问题：1)颅骨特征点的定义及面部软组织的测量方法；2)分析特征点处的软组织厚度分布，给出面貌体态分类方法；3)根据不同年龄、性别、体态对应的软组织厚度均值，实现给定颅骨的三维面貌复原。1对象与方法1．1研究对象本文选择西安地区汉族不同年龄段的132个从未经过头面部手术且颅面形态正常、五官端正、无畸形的

7、成年人作为研究对象，在知情同意的原则下开展相关研究工作，其年龄、性别分布见表1。1．2研究方法实验中人体头部医学影像数据由陕西中医学院附属医院提供的多排探测器螺旋CT采集，采用轴体位螺旋扫描，数据采集采用统一标准，重建厚度O．75mm，切片层内分辨率为512~512，颜色深度为l6位。数据采集时被测人员仰卧，双手自然下垂，双脚并拢，双眼正视前方。对采集得到的头部CT影像数据集进行颅骨及面貌三维建模，并将其调整在法兰克福坐标系下。目前尚未有统一的颅骨特征点的定义标准，但