论文部分内容阅读
双眼皮手术是整形美容手术中出现频率最高的一类手术，尤其在亚洲人群中广受欢迎。由于手术的不可逆性，如果能预先看到术后效果，无论对客户还是对医生都是福音。手术模拟系统以及虚拟手术系统是虚拟现实领域的一个研究热点，对这个热点问题的研究有很大的实用价值。双眼皮手术模拟的技术难点主要集中在以下几个方面;如何用快速、简单、有效的手术轨迹预测取代繁琐的人机交互操作;如何在三角网格上进行细节信息不变的网格编辑;如何利用网格凹陷、褶皱程度去逼真地模拟手术区域的光照效果。本论文针对上述问题进行了探讨和研究，主要内容如下; 基于眼部几何特征的手术轨迹半自动生成。对于单眼皮的人眼来说，上眼睑轮廓线的形状和走向是双眼皮手术轨迹线的重要参考。为了自动提取上眼睑轮廓线，借助谷脊线等几何特征信息形成一条连续的曲线，然后根据这条曲线对网格曲面做相应变形，再针对变形后的曲面计算源点和目标点间的测地线，将曲面形状恢复后该测地线就是预测的手术轨迹线。有时受三维采集设备精度所限，网格的几何特征信息可能会有较大误差，为此还提出了一种基于人脸二维图像特征点预测手术轨迹的方法。在二维图像上提取关键特征点被投影到三维模型后，将相应的三维坐标点串联生成手术轨迹。 提出了一种自动生成术后疤痕效果的网格编辑方案。该方案对手术轨迹线穿过的三角面片进行自适应细分，从而保证凹陷网格曲面的平滑性。此外还提出了模拟手术疤痕宽度的近似等距线的计算方案。借助于近似等距线，可以扩宽双眼皮的宽度，同时保证临近顶点和面片的几何信息不受手术区域网格编辑操作的影响。 提出了一种模拟双眼皮光照效果的方法。在光照条件与模型材质不变的情况下，亮度值是只与光线入射角有关的函数，因此可以根据凹陷操作前后法向量夹角余弦值来计算某点的光亮度值，并据此对变形曲面网格进行明暗处理。此外，通过光强度线性插值法来绘制模型表面，从而保证了在曲面绘制中光强度的连续性。 相比于目前的虚拟手术模拟系统，本文提出的方案具有以下优势;(1)实现了手术轨迹预测流程的半自动化，消除了对繁琐人机交互的依赖;(2)对网格进行编辑时保持了局部细节特征不变;(3)逼真地模拟了双眼皮的光照效果。