Abstract
Craniofacial reconstruction is to estimate a person׳s face model from the skull. It can be applied in many fields such as forensic medicine, face animation. In this article, a regression modeling based method for craniofacial reconstruction is proposed, in which a statistical shape model is built for skulls and faces, respectively, and the relationship between them is extracted in the shape parameter spaces through partial least squares regression (PLSR). Craniofacial reconstruction is realized by using the relationship and the face statistical shape model. To better represent craniofacial shape variations and boost the reconstruction, both the skull and face are divided into five corresponding feature regions, and a mapping from each skull region to the corresponding face region is established. For an unknown skull, the five face regions are obtained through the five mappings, and the face is recovered by stitching the five face regions. The attributes such as age and body mass index (BMI) can be added into the mappings to achieve the face reconstruction with different attributes. Compared with other statistical learning based methods in literature, the proposed method more directly and reasonably reflects the relationship that the face shape is determined by the skull and influenced by some attributes. In addition, the proposed method does not need to locate landmarks, whose quantity and accuracy can highly affect the reconstruction. Experimental results validate the proposed method
چکیده
بازسازی سرو صورت عبارت است از برآورد مدل صورت یک شخص بر اساس جمجمه. و آن را می توان در بسیاری از زمینه ها مانند پزشکی قانونی، و انیمیشنِ صورت مورد استفاده قرار داد. در این مقاله، یک روش مبتنی بر مدل سازی رگرسیون برای بازسازی سر و صورت ارائه شده است، که در آن یک مدل شکل آماری به ترتیب برای جمجمه ها و چهره ها ساخته شده، و رابطه بین آنها را در فضاهای پارامتر شکل از طریق رگرسیون حداقل مربعات جزئی (PLSR) استخراج شده است. بازسازی سر و صورت با استفاده از رابطه و مدل شکل آماریِ صورت تحقق یافته است. برای نشان دادن بهتر تغییرات شکل سر و صورت و تقویت بازسازی، جمجمه و صورت هر دو به پنج منطقه با ویژگی های مربوطه تقسیم شده اند، و نگاشت از هر منطقه جمجمه به (تا) منطقه صورت مربوطه ایجاد شده است. برای یک جمجمه ناشناخته، پنج منطقه صورت از طریق پنج نگاشت به دست آمده است، و صورت توسط دوختن (بخیه نمودن) پنج منطقه صورت بازیابی شد (بهبود یافت). ویژگی هایی مانند شاخص سن و جرم بدن (BMI) را می توان برای دست یابی به بازسازی چهره با ویژگی های مختلف به نگاشت ها اضافه نمود. در مقایسه با سایر روش های آماری مبتنی بر یادگیری موجود در ادبیات، روش ارائه شده به طور خیلی مستقیم و منطقی تر رابطه ای را منعکس می کند که شکل صورت بر اساس جمجمه تعین شده است و توسط برخی از ویژگی ها تحت تاثیر قرار گرفته است. علاوه بر این، روش پیشنهادی نیازی به تعین محل نشانه ها ندارد، که کمیت و دقتشان می تواند بازسازی را قویا تحت تاثیر قرار دهد. نتایج تجربی روش پیشنهادی را معتبر می نماید.
1-مقدمه
بازسازی سه بعدی چهره اساسا برای کاربردهای عملی در تشخیص و بازیابی چهره مهم است [1-3]. پژوهش بر روی انسان شناسی [4] نشان می دهد که شکل صورت انسان عمدتا توسط جمجمه تعیین می شود. بازسازی سه بعدی صورت بر اساس جمجمه، که بازسازی سر و صورت نیز نامیده می شود [5]، عبارت است از برآورد چهره یک فرد براساس جمجمه اش با استفاده از رابطه بین بافت های نرم صورت و ساختار استخوان زیرین. بر خلاف بازسازی سه بعدی صورت به معنای معمول [2،6]، مدل سه بعدی صورت را نه بر اساس تصاویر دو بعدی چهره بلکه بر اساس جمجمه بازسازی می کند. بازسازی سر و صورت را می توان در بسیاری از زمینه ها مانند پزشکی قانونی [7]، باستان شناسی [8]، و انیمیشن صورت [8] بکار برد. به عنوان مثال، می تواند کلیدی را فراهم کند و باعث تشخیص یک جمجمه قربانی ناشناخته بدون در دسترس بودن شواهد دیگر می گردد. تا به حال، تکنیک های بسیاری برای بازسازی سر و صورت مورد بررسی قرار گرفته اند، اما هنوز هم یک کار سخت است نظر به اینکه استخراج و ارائه دقیق رابطه ذاتی بین چهره و جمجمه به خوبی حل نشده است...