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舌诊是通过观察舌象的状态和变化以诊断疾病，是最具特色的中医诊法之一。传统的舌诊容易受到医生主观判断和客观环境等因素的影响，近年来，随着计算机软硬件、图像处理等现代科学技术的发展，舌诊的客观化研究受到越来越多的重视，并已取得突破性的进展。相对于目前基于二维图像和视频的舌诊客观化研究，三维舌象增加了其在第三维度的深度信息，可以直观的展示舌体表面的整体形态和细节特征。同时，三维动态舌体可形象的展示出舌体的运动特征，和静态舌图像相比具有更好的现实感和逼真感，可辅助医生进行诊断，对于推动舌诊客观化发展具有重要的现实意义。 针对基于二维舌图像及视频的舌诊的局限性，本文重点开展了基于光度立体视觉的舌体三维表面重建、对重建结果的评估和分析以及舌体的三维动态表面重建等方面的研究工作。本论文所研究的工作主要集中在以下方面: (1)基于光度立体视觉的舌体三维动态信息采集系统设计 传统的光度立体法要求保持摄像机和被拍摄物体均固定完成拍摄，适用于对静态物体的三维重建。然而，舌体是一个处于运动状态的物体，在伸出时无法保持静止不动。因此，为了将光度立体法用于对真实舌体的重建，本文针对真实舌体伸出时的动态特性，设计了舌体三维动态信息采集系统。系统主要由高速摄像机、图像采集卡、光源以及同步控制系统等组成，同步控制系统产生两组在相位上有延时的信号，分别用于触发光源循环点亮和摄像机快门，达到同步采集的目的。 (2)获取舌体表面法向量和深度信息，实现舌体表面三维可视化 在舌体三维动态信息采集系统下分别采集一组不同光源方向下的高光小球图像和舌图像，首先利用这组高光小球图像估算出光源方向，然后基于Lambertian散射模型计算出舌体表面的单位法向量，基于切平面理论求解出舌体表面的深度信息，最后利用DirectX实现纹理贴图和三维显示。针对真实舌体的特点，在求解表面法向量的过程中设计了高光剔除算法，并对经高光剔除和未经高光剔除的重建结果进行对比，实验表明，该方法可以较好的重建出舌体的表面形态和细节信息。 (3)实现舌体三维动态表面重建 舌体的动态变化是反映人体生理功能的重要指标，因此，在三维空间中重建出舌体的运动状态对中医诊断具有重要意义。本文将三维动画中的关键帧渐变技术用于对舌体的三维动态重建中，首先，将光度立体算法获得的深度数据转换成舌网格模型，然后在不同状态的舌网格模型之间进行线性插值以实现动态效果。该方法可直观的展示舌体的运动状态，方便医生从多角度、多层次观察舌体，为医生的诊断提供量化的依据。