利用数码照片重建颌面部软组织三维形态的初步研究(2)
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3.2 控制场的建立：控制场的建立是摄影测量的关键。所谓控制场实际上是照片中被摄物体的空间参照系，以便于照片与目标物之间建立起数学关系，从而利用已知的控制点坐标恢复摄影瞬间时的目标物真实形态。根据不同的生物测量要求，可建立不同测量精度的控制场。控制场的布设应尽量标准化，即让相邻点在同一水平线或铅垂线上，控制点的这种标准化可以使软件对照片的数据处理速度加快和精度提高。本实验中控制场精度在0.5mm以内，且制作简单，方法灵活。从单个牙颌模型、头部到整个人体，可根据测量要求，建立不同的三维控制场。也可采用X线可穿透的材料制作，这样可延伸用于X线摄影测量的研究与应用。
3.3 关于图像的获取：近景摄影测量获取图像的设备分为量测相机和非量测相机。量测相机是为专业测量测绘目的而设计制造的，调焦范围有限或不可调焦，价格昂贵。而非量测相机，如普通数码相机，具有多方面的灵活性(任意调焦，可手持摄影，摄影方式任意)，使用起来灵活方便，此外价格低廉。目前非量测相机在近景摄影测量领域已得到了广泛的应用。本实验中，采用普通性能的数码相机(210万像素)，结果显示达到了一定的精度。
近景摄影测量为获取被测物图像，可采取多种方法，如两台相机同步摄影法、移动相机法、移动被测物体法和旋转被测物体法[11]等。白玉兴等[7]利用4个高精度的数码相机获取颌面部软组织的三维信息，完成了面部软组织三维测量分析和旋转观察。本实验中，使用一台相机，采用移动相机法进行拍摄，以获得被测物图像。
3.4 意义：本实验与以往的实验相比，采用非量测相机获取两张数码照片，利用数字化近景摄影测量的原理和方法，基于DEM数据和正射影像，在GIS软件下进行了面部软组织的三维测量，并实现了面部软组织的三维可视化。因此，本实验的意义在于：①这是传统的生物立体摄影测量的新发展，现代数字化技术和计算机技术的迅猛发展为此提供了先进的手段和条件；②证明数字化近景摄影测量以及GIS技术在医学上的应用是可行的。目前的数字化近景摄影测量技术主要应用于城市建设、地形、考古，工业测量等大型项目上，具有很高的精度。而面部影像反差甚小，能否应用此项技术并达到一定的精度，本实验就是最好的证明。
3.5 经验和不足：尽管本实验在研究过程中取得了一些成果，然而由于本实验是一个新方法的初步探索，所以在建模过程中还存在一些问题有待进一步精细和深化：①硬件部分比较笨重，需进一步改造。由于研制时间所限，三角支架采用一般经纬仪支架，它和横梁的连接直接取材于平板仪，横梁为保持其刚性取材于模拟摄影测量设备，因此总体而言比较笨重，搬迁时需拆卸，易发生变形。因此需寻求新型材料，既要保持相机摄影时稳定性和相对姿态不变性，又要保持其轻便性。②控制场的制作：本实验利用玻璃板及PVC管作为制作控制场的材料，特别是PVC管，有可能出现变形。而且玻璃板易碎，使用时不宜过多搬动。因此进一步实验时需改变控制场的制作材料，可采用不锈钢钢板和不同高度的钢柱制作，钢柱一端焊接在钢板上作为z坐标，用数控制刻线机刻出以1cm为单位的横向和纵向刻度线，分别代表x,y坐标，这种方法制作的控制场的加工精度可控制在0.01mm以内。③由于条件所限，本实验采用了一台数码相机，移动相机过程中可能存在被摄者面部的表情变化，这可能对测量结果造成影响。可考虑利用两个数码相机和同步摄影装置进行拍摄，以达到同步和瞬间采像。
本实验采用数码相机作为数据获取手段，用数字近景摄影测量技术获得物体真实尺寸，实现了颌面部软组织的三维测量和重构，是软组织三维测量方法的新探索。但本实验只是一个模型建立的初步研究，还存在一些问题有待进一步研究解决。随着研究的深入开展，将继续对本方法进行优化处理，以期为面部畸形的诊断和分析，牙颌畸形的矫治，颌面部正颌与整形手术的定量控制及疗效评价提供新的技术方法，也希望能为临床医师探索新方法的过程中提供一种借鉴。
[参考文献]
[1]Lili Ma,Tianmin Xu,Jiuxiang Lin.Validation of a three-dimensional facial scanning system based on structured light techniques [J].Computer Methods and Programs in Biomedicine,2009,94(3):290-298.
[2]柴鉴深，顾晓明.莫尔云纹辅助颌面不对称畸形手术预测系统的建立[J].口腔颌面外科杂志，2001，11：18-20.
[3]Kovacs L,Zimmermann A,Brockmann G,et al.Three-dimensional recording of the human face with a 3D laser scanner[J].J Plast Reconstr Aesthetic Surg, 2006, 59(11):1193-1202.
[4]龙丽华，周 洪，潘俊军，等.面部软组织激光扫描三维自动测量系统的初步研究[J].中国美容医学，2008，17(5)：701-704.
[5]宋剑玮，侯玉霞，张艳宁，等. 颅面形态三维自动测量精度的比较研究[J].中国美容医学，2010，19(3)：404-407.
[6]Ayoub AF,Xiao B,Khambay B,et al.Towards building a photo-realistic virtual human face for craniomaxillofacial diagnosis and treatment planning [J].Int J Oral Maxillofac Surg,2007,36(5):423-428 ......
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