基于非刚性配准构建三维颜面微笑仿真序列数据的方法

温奥楠; 张晓会; 杨咏涛; 高梓翔; 李文博; 单珅瑶; 商相宜; 田淯文; 郭殊玮; 王艺蓁; 王勇; 赵一姣

doi:10.19723/j.issn.1671-167X.2026.01.018

北京大学学报（医学版） ›› 2026, Vol. 58 ›› Issue (1) : 139 -144. DOI: 10.19723/j.issn.1671-167X.2026.01.018

基于非刚性配准构建三维颜面微笑仿真序列数据的方法

温奥楠, 张晓会, 杨咏涛, 高梓翔, 李文博, 单珅瑶, 商相宜, 田淯文, 郭殊玮, 王艺蓁, 王勇, 赵一姣

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摘要

目的：建立一种基于微笑静态起始和终止颜面数据构建颜面微笑仿真序列数据的方法，初步评价该方法的准确性和可行性。方法：使用动态颜面扫描设备3dMD采集受试者由中性表情进行微笑的颜面动态数据。使用本课题组提出的普氏分析非刚性迭代最近点算法(Procrustes analysis non-rigid iterative closest point, PA-NICP)将结构化的三维人脸模板分别变形配准至微笑起始颜面数据和微笑终止颜面数据上，获得二者结构化的同源数据。在MATLAB软件中，计算起始和终止两同源数据间的对应顶点位移量，通过线性插值生成三角面片拓扑结构一致的中间过渡数据，从而构建出颜面微笑仿真序列数据。以真实采集的颜面动态数据作为参考数据，以本方法构建的仿真序列数据作为测试数据，评价微笑过程中多个时间点的三维形态偏差，评价本方法构建微笑仿真序列数据的准确性。结果：本方法构建了男性和女性各1名受试者的三维颜面微笑仿真序列数据，男性受试者仿真序列数据构建的平均三维形态偏差为(0.31±0.04) mm,女性受试者仿真序列数据构建的平均三维形态偏差为(0.44±0.08) mm。结论：基于PA-NICP配准算法，可实现颜面微笑仿真序列数据的构建，其中间过渡数据可基于插值函数进行参数化构建和调整，为口腔美学修复设计、治疗效果评估和医患沟通等提供了一种新的动态颜面数据生成方法。