三维测量范文

三维测量篇1

光学三维测量技术按测量原理可以分为摄影测量方法、结构光技术和光学干涉方法。摄影测量法是基于多视角的非主动式测量方法。在普通照明（阳光、日光灯）情况下，由摄像头获取多视角物体图像，利用计算机查找多幅图像的同态标记点，进而获得物体的表面形貌。结构光技术通过不同宽度且明暗相间的结构光照射被测物体表面，获取到的经物体调制的图像，再经过计算获取物体的立体形貌信息。光学干涉法是利用干涉原理进行测量，具有高精度、高分辨率等优点。以下介绍几种常见的光学三维测量方法。三维激光扫描技术根据光学三角形测量原理，以激光作为光源，光电探测器接收反射光，通过对采集到数据进行计算得到物体的深度信息。三维激光扫描仪包括发射器和接收器。发射器射出一束脉冲激光，激光经过物体表面漫反射，沿相同路线射入接收器。由脉冲激光发射到反射被接收的时间tL可计算出扫描点到扫描仪的距离值S。扫描仪内精密测量系统获取每个激光脉冲的水平方向角琢和垂直方向角度茁。依据上述数据计算出扫描点的三维空间坐标（XP、YP、ZP）[1]。

双目视觉技术属于摄影测量方法，是通过视差原理被动测量三维数据的技术。双目视觉技术测量物体三维形貌的原理是，从两个或以上的视角去观察一个物体，获得多张不同视角下物体的二维图片，根据三角测量原理得出同一个像素点的坐标偏差，以此获得测量物体的三维形态。此过程与人眼的立体视觉原理相类似。面结构光系统由投影仪和数码相机组成。投影仪将明暗相间光栅条纹投影到待测物体上。物体高度的变化引起光栅条纹的形变。条纹形变可认为是载波信号相位和振幅被空间物体调制。数码相机拍摄调制后的图像，对其进行解调制，获得物体的整个高度信息值，依照三角法原理，形成物体的三维立体影像[3]。

2光学三维测量的应用

光学三维测量技术具有诸多优势，如非接触式测量、高精确度、快速获得结果等。光学三维测量技术主要应用在虚拟现实、逆向工程、医学工程等领域。

2.1虚拟现实

利用光学三维测量技术对实物外形进行三维形貌扫描，经过三维建模软件处理，在计算机内生成人物、场景的三维模型。由三维模型生成人物动作，实现动画制作，满足电脑游戏、CG特效等场合需要。

2.2逆向工程

逆向工程是利用光学三维测量设备获取物体表面上所有点的三维立体坐标，根据坐标点信息利用三维设计软件进行实物模型重建的过程。逆向工程获得的模型被用于改进、完善原有的产品，被广泛地应用到磨具开发、汽车制造等领域，是现代产品快速开发的重要技术手段。

2.3生物、医学工程

运用光学三维测量技术获得人体骨骼、肌肉的数据用于人体工程学研究。例如根据人体相关三维数据，制作出符合人体生理结构的防护头盔、防护服等。三维光学测量技术还可以测量伤口的尺寸、分析人的面部结构、设计牙齿矫形手术等。

三维测量篇2

【关键词】 GPS 姿态测量 载波相位差分 模糊度函数 双查解析

前言：GPS三维姿态测量是随着科技的M步，新型发展起来的一门技术。它的特点是无累计误差、无需对准。成本低，精确度高，不会受到气候影响等优点，这与传统的GPS系统有了很大的不同。传统的GPS系统是有电缆所构成的，成本高，而且精确度不高，GPS三维姿态测量的出现，为GPS的运用做出了重大的贡献。

一、国内外的发展情况

利用GPS载波相位差来测量载体早在很久以前就被人们所所想到了，但在1978年的时候，被美国科学家所研究出来，确立了载波相位差分测量和天线之间基线向量所能够做到精确的测量，但在80年代的时候由于硬件的价格昂贵，所以研究人员一直都是仿真的研究，直到一次偶然的机会，在美国海军水面武器上得到了运用，在此之后，由一个美国公司提供资金，研制出姿态的GPS接收机，并在美国的海军上再一次的试用，取得了不错的成功。

随着技术的不断进步，在90年代的时候，美国的各个公司开始争相的进行研制，由最初的基线长度1m增加到了5m，姿态测量的精准度也有0.331。增加到了0.06。，美国对GPS姿态测量技术有着不错的研究，而中国在GPS定位应用等方面进行了研究，还取得了不错的发展。国家重视GPS的研究，与之相关的大学都进行了对GPS定位的研究，验证出GPS载波相位干涉仪的测姿原理，姿态的测量度也有了很大的改变，精确度得到了提高。

二、GPS的工作原理

GPS系统的构成是有三个部分：GPS卫星星座图、地面监控和GPS信号接收器。GPS卫星星座的作用是给用户设备提供数据电文和相关的数据信息，地面监控系统顾名思义就是对空间里的各个卫星进行监控和定位，监控卫星的信号是否良好，定位卫星是否在轨道上行驶，也是确立一些用户的位置、速度和时间的定位。前面两部份的完成，由GPS接收机所完成，三个系统相互配合所完成。利用载波相位和伪距进行进行组合测量，主要有两种方法：

2.1伪距ρ（t）与载波相位Φ（t）的近似关系式：

载波相位的调节能力有限：载波相位的数据相对伪距很小，单次测量对结果影响较小，卫星中通过长时间跟踪的总体累计产生影响。用载波相位双差计算可以减少计算量，而且计算结果准确性也相对较高。载波相位双差在三维姿态上得到了广泛的应用。

三、三维姿态测量系统误差来源分析及消除方法

GPS卫星站测距会产生误差，产生误差的原因有很多种，而且是不同的来源造成误差产生的效果也不同。

1、卫星星历误差。在卫星测量中，GPS卫星是作为动态已知的点进行运算的，但实际上我们是从GPS导航电文中所记录下来的卫星星历的数据，然后记做是卫星的实时坐标，这就与之前的坐标所产生误差，但这种误差是已经记录在用户位置中的结果，从而导致了GPS卫星定位上的误差，这对定位的影响是非常的大，这也是GPS定位系统产生误差的主要原因之一。

2、传播误差。在地球的表面50到1000千米之间，有一层电离层，由于太阳光线的照射导致电离层的中性气体分子被电离，GPS在穿过电离层时，会导致GPS信号的路径改变，GPS的传播速度也会减慢，从而产生延误差，机器与机器之间会差生时间上的延迟误差。

3、多路径误差。GPS接受机到卫星站的距离是卫星发射的过程，在这个过程中产生一种信号叫做直接波，但在卫星的实际运作中，卫星要受到物体、卫星反射等一些干扰因素的困扰，那就接收器所产生的GPS信号就是由直接波和间接波所产生的合成波，这就造成了多种路径的误差，从而破坏了卫星站距离的测量，削弱了用户接受信息的能力。

结论：GPS在创造之出以来，在军事、地质勘测、交通等各个领域得到了广泛的应用，而GPS姿态测量又是一个新领域，有很多的发展空间。GPS三维姿态测量可以增加增量的准确性，不会受到环境的影响，而且在使用的成本上也有所降低。GPS三维姿态测量所推出的新算法有改善了原来大量计算的缺点，促进GPS的效率，但GSP三维姿态测量在性能上还有待加强。

参 考 文 献

[1]刘若普. GPS三维姿态测量技术研究[D].上海交通大学，2015.

[2]廖国军. GPS三维姿态测量技术的研究[D].西华大学，2011.

三维测量篇3

跟随时代的步伐，我国的经济正在以一种突飞猛进的趋势发展。现在是一个讲究全新科技的时代，我国将目光放在了数字摄影测量技术当中，数字摄影测量技术作为一个比较新颖的学科，在短短的时间内，就得到了广泛的应用，这正向我们展示其魅力的所在。本文将从三维测量中的应用出发，来进一步向大家介绍数字摄影测量方面的技术。

[关键字]数字摄影测量技术三维测量

中图分类号： J4 文献标识码： A

引言

随着科学技术的发展，我们对三维测量的技术要求越来越严格，目前三维测量技术在航空、航天、城市规划，地质建模，自然灾害等领域都有着广泛的应用。例如城市的规划，城市的数字化建设，旱涝灾害等等，这些数据的精确测量都需要涉及到数字摄影测量技术。数字摄影测量是一种基于数字影像和摄影测量的技术，通过计算机，数字影像处理，影像匹配以及模式识别等摄影和测绘技术，对提取的所摄对象用数字形式表达的数据进行信息处理与分析。这种测绘方式就是数字摄影测量。数字摄影测量是一种基于全数字的测量方法，不仅测量的原始资料和记录的中间数据是数字形式，而且摄影的地图，模型，影像图，数据库以及地理信息系统等等都是数据形式的。

二，数字摄影测量的特点

数字测量的产生经历了一个从模拟到现实的过程。最初的时候，数字摄影测量尚处于模拟摄影测量阶段，测量的工具是模拟形式的摄影测量仪，需要靠手动来进行操作，经过一段时期的发展，进入到了解析摄影测量的阶段，解析摄影测量相比模拟摄影测量技术要先进，主要体现在测图仪引入了半自动化的机助作业，通过计算机进行图像分析指导人工操作，这两种测量方式有一个共同点就是都是实用的摄影的相片，都需要通过人工来操作仪器。真正实现全自动化，包括数据输入，信息提取到数据输出的整个过程才是现在我们熟知的数字摄影测量。

数字摄影测量的一个特点就是数据分析的过程中加入了计算机技术，使得摄影测量的图像处理，数据分析更为精确，范围更广，远远超过了传统的测量范围。在此之前，影像的辐射信息处理极为简单，仅仅是利用光机设备和人眼与脑进行简单的处理，精度小，效率低。随着遥感技术的发展及在测量中的应用，从根本上改变了人工进行数据处理的局限性。数字摄影测量是一种三维测量技术，通过利用各种传感器获得多种频带的不同时域的精确的辐射信息，也就是直接获取数字影像。随着数字影像的应用，实现了很多在传统的摄影测量难以实现的数据处理。

三，数字摄影测量技术在三维测量中的应用

可以形象的说，数字摄影测量就是一种地理信息系统和摄影及计算机结合的测绘方法，数字摄影测量的应用范围广泛，目前，主要应用于大范围的领域，例如城市的建设，城市规划，矿山的开发，地质灾害的预警等等。以城市三维景观建模为例，数字摄影技术主要有以下两个方面的作用：

1，收集和生成城市基础信息。城市基础信息主要以三种形式表现出来：数字线划图，数字高程模型和数字正射影像图。其中，数字线划图是城市基本图件的最主要的形式，是人们进行城市规划，设计和管理的基础。数字高程模型是构建城市三维景观和各种建筑设计的基础数字信息，是构建数字城市的基础。数字正射影像图是基于数字高程模型对中心投影的拍摄影像进行分析，处理，纠正，消除了投影差的垂直投影的影像图。数字正射影像图包含了各种原始数据和信息，并经过纠正处理，因此各种数据的准确度都很高，可用于城市规划，环境保护，灾害防治，军事领域和资源调查等多种领域。

2，建立城市真实的三维景观模型。城市的各种信息通过数字摄影测量得出来的数据经过整理和分析，结合三维地理坐标整理出来的模型就是城市真实三维景观模型。城市的真实三维模型可以根据大比例尺的航拍图像经过精确的处理分析获得结构物的空间三维坐标，由软件自动生成建筑物的结构模型而获得。

四，实验

下面笔者介绍一例数字摄影测量在城市建模中的应用例子，建模所需要的软件有AutoCAD 2004、Imagis三维可视化软件和数据库软件。其中模型的综合设计用的是Imagis三维可视化软件，是一套地理信息系统软件，这款软件分为两个部分，第一个是三维地理信息系统，第二个是平面图形编辑系统，Imagis的工作原理是将二维图形通过平面编辑系统进行编辑整理，然后输入到三维系统中进行实体重建和管理，从而进行各种可视化操作。这种将常规的二维图形推广到三维空间的方法不仅实现了三维数据的可视化，还能够为用户提供交互式操作工具。在这个三维空间里面用户可以真实的创建各种复杂的三维图形，例如地形地貌，房屋设施等等，与二维空间相比，Imagis可以直接从三维模型上面选择目标进行查询，进行决策分析。

Imagis软件的工作流程如下：

具体来说，工作步骤有以下几步，第一步，输入和转换数据，第二步，生成DEM，即数字高程模型，第三步是城市建筑物的建模和纹理贴图，第四步是树木建模。

1，输入和转换数据。

输入数据是城市三维建模的第一步，通常，Imagis系统中输入的数据需要根据不同的底图选择导入数据，然后用CAD软件进行数据格式的转换。

2，生成DEM。

首先，要收集所建模城市的DEM，也就是数字高程模型，例如建筑物，数目等物体的高程数据，然后将数字地图中生成的高程数据导入Imagis软件的二维编辑器里面进行相应的处理，在这个过程中必须要检查高程数据的正确性，确定没有错误之后再生成DEM。

3，城市建筑物的建模和纹理贴图。

建城市建筑物的三维模型的时候选用的是JX—4C方法进行数据的处理，在建模的过程中，用鼠标的右键选择地面建筑物的轮廓线，然后在弹出的对话框里面输入建筑物的高程数据，即可把建筑物连起来。建筑物的三维模型建立后通过实地采集的建筑物文理，利用Imagis对楼房进行纹理贴图，提高建筑物的逼真程度。纹理贴图有三种方法，即一般文理，平铺纹理和透明纹理，在贴图的过程中要根据建筑物实体的实际情况选择贴图方法。为了让建筑物完成纹理贴图后更逼真，在贴文理之前我们要进行模型转换，通过曲面到四边形的转换，将楼房的整面分割成多个小的面，然后选择对应点贴文理，这样建筑物的三维模型就更加的逼真。

4，树木建模。

在三维模型中加入树木等物体能够增加逼真的表现出三维图形。树木的加入可以通过添加纹理对象完成。Imagis软件中带有多种树木的文理，在贴图过程中系统会根据用户提供的参数自动的生成一个立面并粘贴于表面。树木模型一般都比较复杂，因此用这种方式不仅减少了数据量，而且还提高了效率。

当这些物体的贴图都完成后，城市的三维建模就真正的完成，得到的是一幅具有高度逼真切数据详细的三维模型。

五，总结

数字摄影测量技术具有非常好的前景，像在近场数字摄影测量技术中的应用，这样一完美的结合，使得数字摄影技术向着多目化、智能化、视觉上的动态化方向发展，再加上计算机在视觉理论领域的发展，这必将促进数字摄影测量技术走向全新的时代，并伴随时代的脚步飞速发展。

[参考文献]

[1] 杨福俊，云大真，于万明， 等 ．投影栅相位法三雏形貌 自动检测应用中的问题[J]．光电子·激光，2 0 0 0．1 1 ( 5 )： 32 5 — 5 28

[2] 于起峰，陆宏伟，刘肖琳.基于图像的精密测量与运动测量.北京：科学出版社， 2002

[3] 张祖勋，张剑清.数字摄影测量学.武汉：武汉测绘科技大学出版社， 1996

三维测量篇4

关键字：三维点云数据，滤波，Laplace算法

中图分类号：C35文献标识码： A

1 引言

激光具有单色性、相干性、方向性和高亮性等诸多特性，激光首先应用于测量出现于上世纪八十年代，在此之后，激光技术在精度、速度等方面极大促进了测量技术的发展，甚至引发了测量技术的革命性变化。

三维激光扫描技术是近年来发展日臻成熟的一门先进测量技术，用三维激光扫描仪获取的海量点点云数据，包含了大量的噪声点，噪声点的存在影响了数据曲线的平滑性，往往使目标物体产生收缩变形。为了避免这种情况的出现，我们需要采用合适的滤波手段，保持并凸显点云数据中的真实可靠信息。本文将以真实数据实验为基础，对滤波技术在三维激光扫描测量中的具体应用进行探讨。

2 基本原理

点云数据滤波的方法有多种，大体可以分为两类，一类是首先根据点云数据构建网格模型，然后再对网格模型进行去噪处理；第二类是直接对点云数据进行滤波处理。

网格的滤波算法在业界已经被广泛研究探讨（图1），其中最具代表性的有：Laplace三维点云滤波算法、平均曲率流算法、双边带滤波算法等等；基于点云的滤波算法有最小二乘法、卡尔曼滤波法、小波分析法等。

图1 常见三维点云滤波算法

要进行噪声去除，首先要进行噪声分析。三维点云的噪声分布特性包含以下几种：

1)扫描线点云数据（图2a）。数据是一组组的位于扫描平面内的扫描线，包括CMM、线结构光扫描得到的数据和激光点三角测量系统沿直线扫描的数据。

2)阵列式点云数据（图2b）。数据是将点云格网化处理后获得的，数据点与规则格网顶点相对应。

3)三角化点云数据（图2c），即数据呈三角网结构，这类型数据常见于工业CT、磁共振成像等系统的测量数据。

4)散乱点云数据（图2d），即该数据没有明显几何特征，呈散乱无序分布。

图2点云排列方式图

其中，第一种数据属于部分有序数据，第二、三种数据属于有序数据，第四种是无序数据。本文实验数据属于散乱点云数据，属于第四种数据类型，因此本文实验采用的滤波方法为无序点云滤波算法。

无序点滤波算法有多种，经对比选择，本文选择Laplace滤波算法。Laplace滤波算法的基本原理是对每个数据点运用Laplace算子表示如下：

点云模型中，利用Laplace算子的滤波可以看做是一个扩散过程：

通过这一过程，数据曲面上的噪声扩散到周围邻域，从而使整个曲面变得更加光滑。若采用显式的欧拉积分法，则为：

其中，qj表示点pi的k邻域，为一个小正数。Laplace滤波通过迭代的方式将当前点移动到其邻域几何重心处，从而达到滤波目的。

3 实验及实验结果分析

我们在广州市白云区划定的实验场进行了三维激光扫描实验，选取了两栋建筑作为实验对象。目标建筑经三维激光扫描后的结果如图3所示，可以发现图中存在大量噪声。

我们使用Laplace滤波算法对点云数据进行滤波，得到的结果如图4所示，我们可以通过目视看出，滤波处理后的建筑比之前更加逼真，更加清晰，线条轮廓更加平滑。为了定量地分析滤波前后点云数据的精度，我们采用高程验证的方法。利用全站仪在图3和图4所示的红色矩形区域内采集若干高程点，然后分别将滤波前的点云数据和滤波后的点云数据与全站仪采集的高程信息进行对比，统计结果如图5所示，图中条形图的高度代表误差。从图中不难发现，滤波后的数据与全站仪实测结果更为接近，这表明我们采用的滤波方法极大地去除了噪声对三维激光扫描测量带来的误差影响，不仅在视觉效果上让模型更加真实，而且在测量精度上也有显著提高。

图3 带有噪声的点云数据

图4 经过滤波去噪之后的三维点云数据

图5 三维激光扫描与全站仪测量结果对比

4 小结

本文首先总结了三维点云数据滤波的常用算法，通过对三维点云数据及其噪声特性的探讨，进一步阐释了三维点云数据滤波的基本原理，并以LapLace算法为例进行了一次真实的三维点云数据滤波实验，并对实验结果进行了简单的验证和分析，实验结果表明：Laplace算法对三维点云数据的滤波效果十分明显，不仅在视觉效果上，使模型变的更加平滑和真实，在精度上也更加准确。

参考文献

[1].刘大峰，廖文和等. 散乱点云去噪算法的研究与实现. 东南大学学报，2007,37（6）

[2].Johes TR,Durand F,Desbrun M.Non-iterative, feature preserving mesh smoothing. ACM Transactions on Graphics,2003,22(3)

[3].梁新合，梁晋等. 基于自适应最优邻域的散乱点云降噪技术研究. 中国机械工程，2009,21（6）

三维测量篇5

关键词：三维激光扫描技术；成都二环路；测绘技术；测量应用

【分类号】：P234.4

随着我国科学技术的不断发展，信息技术的进步，愈加拓宽的工程测量服务领域也在不断提高对测量技术的要求，由于地处城市主干道及城市高架的影响，全站仪、GPS测量在成都二环路改造工程竣工图实测已经完全无法满足业主提出的工期要求。因此，作为新技术应用探索，三维激光扫描技术应用于该工程，其不仅具有简便、快捷、精准的应用特点，而且其获取数据速度快，方法灵活，使工期得到了保障，受到业主的一致好评。

一.三维激光扫描技术概述

三维激光扫描技术是通过激光作为测量依据，获取相对复杂物体的图形与数据，在经由处理之后形成对采集数据的分析，并通过转换成为三维坐标或三维模型，来满足各种测量领域提出的不同需求。

（一）系统组成部分

就宾得S-3180V近景三维激光扫描仪来说，其主要的组成部分包括数码相机、电源、后处理软件及各种附属设备。其自带相机起到协助判断的功能，如右图一所示主机及定向靶位。

（二）工作原理

三维激光扫描技术通过内部的激光脉冲发射器功能向目标发射激光脉冲，在检测到被测目标之后，再将目标物发射回来的激光脉冲采集到信号接收器中，通过这样的反射、接收，来计算从激光脉冲发射出去到返回的时间，就是被扫描物体距离扫描点的距离，得到相应地物的三维点云数据；同时启动扫描控制模块功能，计算出其测量目标物的三维坐标，继而转换成为坐标系中的三维模型，得到最终的数据图形。

（三）应用优势

与传统的测量技术对比，三维激光扫描技术具有精准度高、分辨率高、速度快等多种应用优势，其特点主要表现在以下几个方面：

1.数字化

通过三维激光扫描技术获取到的数据信息都集体呈现出全数字的特点，非常易于分析、处理及显示。同时其用户界面友好，能够很好的实现与其它软件的数据共享与交换，比如说与GPS、外接数码相机配合使用等等，具有很好的拓展性。

2.分辨率高

三维激光扫描技术可以很好的实现高质量、高密度的进行数据信息采集，以此来实现高分辨率的根本目的。

3.应用性强

三维激光扫描技术对于使用条件没有高要求，因此有较强的环境适应能力，适合于野外测量，可以对大面积或者是表面复杂的物体进行精准的测量，因此在各个工程或者是道路建设等各领域中都有较为普遍的应用。

4.非接触式

在三维激光扫描技术中，使用的是非接触式高速激光的测量方法，因此这就在无需反射棱镜的基础上直接对目标物体予以扫描，并采集其相关三维信息。它的应用价值就体现于当在目标物体的位置处于较危险、恶劣的环境下，工作人员无法近身的时候。

二.三维激光扫描技术的实际应用

三维激光扫描技术目前已经在各个领域都有了较为普遍的应用，包括：文物保护；工业检测，工厂数字化管理；建筑桥梁的测绘；地形、地质研究等等。以下就三维激光扫描技术在成都二环路竣工图实测工程中的应用进行分析。

就成都二环路改造竣工图实测项目中，主要使用的是宾得S-3180V近景三维激光扫描仪，实测目标为路面地物，主要包括：人行道及广场各类别地砖、盲道、各类别井盖、路灯、树池、标志标牌、休息座椅等等。其后期主要应用的技术是将多站分块扫描进行无缝拼接，以此来将整体的扫描对象以几何形态表现出来。首先根据相邻扫描站所扫描的四到六个共有定向靶位，根据后方交会建站工作模式，采用系统自带平差软件计算各扫描站的三维信息，最终实现多个扫描站之间图形的无缝拼接，以此来实现对整体带状地形地物数据的收集。

（一）三维激光扫描技术的应用优势分析

就成都二环路来说，由于受到二环高架及周边高层房屋的影响，因此无法使用GPS，只能使用全站仪进行测量，但是在实施过程中全站仪的测量速度非常慢，一般一台全站仪每天仅能测量300m左右，加之二环路的车流、人流量非常大，对工作人员会产生一些潜在的安全隐患。

相反，就三维激光扫描仪来说，其具有速度快而且省去人工操作的环节，可以将其直接架设在中间绿化带中，3-6分钟的测量时间就可以测量完一跨桥两侧的地物，在一天8小时的时间内可以测量1.5km左右。

（二）地物实测应用

1.井盖

三维激光扫描及时通过对井盖获取密度、精度较高的三维数据，对井盖的形态及特点进行监测反映，井盖原始地物如图二所示，其经过三维激光扫描仪之后的图形显示如图三所示。

2. 雨污排水口、路沿石

当然，这只是在成都二环路竣工图实测地物的一部分应用，上述例举了两个地物特征，三维激光扫描技术就是通过对地物特征的形象进行扫描，并依据各个坐标形成三维坐标，继而根据地物特征提取其特征线，如下图所示：

经CAD软件绘制之后直接得到成都二环路如下的数据图：

在整个测绘过程中，对立体点位定位及立面测量三维激光扫描的精度和图像分辨处理效果不错，能够达到三维建模的各项指标要求，但对地面的物体定性上还必须得根据初步成果图进行现场确认，以确定各类井盖特性。

结束语

随着我国科学技术的不断发展，三维激光扫描仪的测量精准度也愈来愈高，测量范围也有了极大的拓展，目前三维激光扫描技术已经可以很好的应用到精准要求极高的道路工程测量等领域，其作为一种发展迅速的测量技术，在应用领域中不仅降低了测量成本，同时还能极大的提高工作效率。虽然说目前针对三维激光扫描技术的研究还是处在初级阶段，但随着研究的深入，与其他测量技术的有效结合，相信三维激光扫描技术必将得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]马利，白建军，白文斌，谢孔振.地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用[J].北京测绘.2011（02）.

[2]张毅，闫利，崔晨风.地面三维激光扫描技术在公路建模中的应用[J].测绘科学.2008（05）.

[3]孙德鸿，王占超.三维激光扫描技术在地形地质测量中的应用[J].水利水电施工.2011（01）.

三维测量篇6

[关键词]颅面形态;三维测量;激光扫描

[中图分类号]R783 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455(2010)03-0404-04

A study on the reliability of three-dimensional craniofacial measuring system

SONG Jian-wei1,HOU Yu-xia1,ZHANG Yan-ning2,SHI Jian-yu2,ZHAI Pei-fang2,LI Jiang-bo1,ZHOU Hong1

(1.Department of Orthodontics,Stomatological Hospital,Xi'an Jiaotong University,Xi'an 710004,Shaanxi,China; 2.School of Computer Science,Northwestern Polytechnical University)

Abstract:ObjectiveThe study aimed to develop the three-dimensional auto measuring system of craniofacial soft tissue, and to analyze the reliability of the system.MethodsThe measuring software of craniofacial soft tissue was developed based on the laser scanner. 30 volunteers were selected to study the reliability of the system, which were analyses by comparing with the direct measurement.Results52 landmarks, 129 measurement items of craniofacial soft tissue can be done in this system. Compared with the direct measurement,the system has a better reliability. The different less than 1mm accounted to 50 percent in line measurement,and less than 2mm accounted to 35.3 percent. ConclusionThe characters of the 3D auto measuring system included: measuring item was full,the visualization was better, measuring precision was accurate relatively. The system was a useful, precise and rapid way to research the craniofacial soft tissue morphometry, especially for the large sample craniofacial soft tissue morphometry.

Key words:craniofacial mophometry;three-dimensional measurement;laser scanner

颅面形态三维重建和测量在口腔正畸学、正颌外科、法医学、人类学及美学等领域有重要的意义。在20世纪80年代,激光扫描首次被应用于面部软组织三维测量[1]。激光三维扫描具有非介入性、被测物体无形变、测量重复性好、测量精度最高的特点,是目前获取面部软组织数据最先进的技术。本研究基于三维激光扫描建立精确、高效的面部软组织三维重建和自动测量系统。

1材料和方法

1.1计算机软硬件支持:计算机:CPU Celeron3.2,内存 512M,硬盘 160G,显卡 Geforce 7300GS,操作系统 Windows XP 三维激光扫描仪:Minolta VIVID910三维激光扫描仪(日本美能达公司)。开发环境:Microsoft Visual C++,VTK可视化类库。

1.2颅面部标志点和测量项目:参照Farkas颅面部表面直接测量法[2],选取面部标志点52个,正中矢状面12个点,左右对称的点有20对(如图1～2);129项测量项目,包括60项线距、17项弧长、4项角度和48项比例指数;其中绝对值测量项目头面部24项,眶部23项,鼻部12项,口唇部18项;比例指数包括水平向17项,垂直向20项,水平与垂直相比11项。

1.3测量系统的建立

1.3.1采集面部图像:受试者自然姿势位,眶耳平面与地面平行,睁眼,面部放松,双眼平视前方;分别进行正面、左45°、右45°位面部激光扫描;用RapidForm2004软件对获得的面部正侧位图像进行拼接、匹配、整合为完整的三维人面图像,处理后保存为vrnl 2.0格式。

1.3.2三维自动可视化测量软件:采用Visual C++编写软件,OpenGL图形平台,自主研发颅面部软组织三维自动测量软件,使用vrml格式数据,实现面部图像的显示和三维测量功能,全部操作过程采用人机对话和菜单选择方式完成。按顺序进行52个定点,选择全面测量可以进行129项自动测量,测量结果直接输出文档,结果数据可复制到Excel表格进行处理。

1.3.3三维自动测量精度:选择西安地区正常面型青年志愿者30例(男12例,女18例),年龄18～25岁;软组织直面型,左右对称,面部形态正常,无正颌、正畸及外伤史;2°≤ANB≤4°。对每位研究对象进行面部激光扫描自动测量和Farkas面部软组织直接测量。测量结果采用SPSS12.0处理,每个测量项目进行配对t检验,分析自动测量系统的测量精度。

2结果

2.1颅面软组织三维自动测量系统:本系统实现激光扫描重建三维图像的重现,可以将人面图像显示为三角片模式、散点模式以及充填模式,操作常采用充填模式(如图3);并可对图像任意缩放、旋转、移动,便于精确定点(如图4～6)。实现面部软组织三维测量,包括52个标志点,129项测量项目,测量结束时直接输出结果文档。

2.2三维自动测量精度的比较研究

2.2.1正常面型颅面软组织77项绝对值测量中,有统计学意义的占25项,包括16项线距,9项弧长;且主要为涉及下颌角点(gonion go)、耳屏上界切迹点(tragion t)的项目。角度测量均与直接测量法无显著差异(见表1)。

2.2.2正常面型颅面软组织48项比例指数差值中,有统计学意义的项目有14项,水平比例指数8项,垂直比例指数4项,水平与垂直比例指数2项,主要涉及t点、go点绝对值测量值与直接测量法有显著差异项的比例指数,以及与弧长有关的比例指数项(见表2)。

2.2.3测量结果差值分布表,在60项线距测量项目中,测量差值小于1mm的有30项(占50%),小于2mm的有41项(占68.3%);在17项弧长测量中,差值小于2mm的有6项,占35.3%(见表3)。

3讨论

3.1自动测量:本系统通过激光扫描获取面部软组织三维信息重构面部三维模型,实现面部52个标志点的129项测量项目的自动测量,测量省时省力,适于大样本研究面部软组织三维形态。任意定点后也可以选择即时测量进行任意两或三点间线距、角度、弧长的测量,所有测量结果均自动生成数据文档,利于后期数据统计分析。

3.2测量项目全面:本课题组前期的研究初步实现面部软组织激光扫描三维重建及43个标志点的56项点距测量[3]。本系统是前期软件的优化,具有测量项目较多较全的特点,包括52个标志点和129项测量。Aung[4]等人的激光三维测量系统包括41个标志点83个测量项目,其中表面测量17项。许天民等人[5]开发激光测量系统可进行13个定点,3项线距,2个角度测量。白玉兴[6-7]等人利用数字化面部软组织三维重建和测量系统可进行14项角度、13项线距、5项比率测量。另外,面部的平衡和协调,并不仅在于测量的角度、线距的绝对值,而是由于相互之间的比例关系所引起的,面部的比例更为重要[2]。本系统的测量项目包括比例指数48项,其中水平比例17项,垂直比例20项,水平与垂直比例11项。对于面部比例指数的测量,可以对面部形态进行更全面的测量分析研究。

3.3可视化效果好:本测量系统可视化效果较好,测量时可以对人面模型进行任意方向的旋转,利于精确定点,如颏下点(gnathion gn)定点时可以将人面向上向后旋转成仰视暴露颏下方而准确定gn点;可以对图像进行任意放大和缩小,对于标志点比较密集的部位,可以对模型进行放大以保证视图清晰、定点准确。定点数字提示顺序,出现错误可及时纠正;所有操作采用菜单提示,人机交互使用,用户使用方便。

3.4测量精度较高:激光三维扫描测量具有精度高,可重复性好的特点,Kau[8]的研究表明,首次面部的三维激光扫描与3s后扫描的形态差值为0.3mm,与3天后扫描的差值为0.4mm。Lynnerup[9]对激光扫描精度的研究表明,干头颅的5个激光扫描测量项目与手工直接测量的差值均在1mm左右。Aung等[4]研发的激光扫描系统能以0.5mm的精度重建面部软组织图像,并进行41个标志点,83个项目的三维测量,30名志愿者的激光扫描测量和直接测量比较表明,有12项差值小于1.0mm(14.0%),16项差值小于1.5mm(19.0%)。Kovacs[10]等人在严格控制扫描条件下,发现有50%的线距测量项误差小于2mm。本研究通过对30位志愿者激光三维测量和直接测量的对比表明,在60项线距测量中,差值小于1mm的有30项(占50%),小于2mm的有41项(占68.3%)。与国外学者Aung 和Kovacs研究相比,本系统具有更高的精确性。人体测量手册要求人体测量误差不超过2～3mm,本系统的三维测量精度,基本达到临床要求。

本研究结果中仍有19项点距差值大于2mm(占31.7%),17项弧长测量项目中差值小于2mm的仅有6项(占35.3%)。弧长的测量误差与测量算法有关,有待在今后研究中进一步优化。点距误差的产生与go、t点定点困难有关,go点需要触摸方可在面部准确定点,在直接测量时能准确定位,而激光三维图像只能通过视图估计,因此定点误差较大;在激光扫描三维重建图像中,耳屏前区因头发阻挡影响该处的重建可能会影响t点定点以及其相关项目的测量。今后的研究中可以进行go点扫描前贴反光材料和带头帽等处理降低定点误差。

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三维测量篇7

Abstract: This paper briefly introduces the characteristics of 3D laser scanning technology and its data processing method, summarizes the application of 3D laser scanning technology in measurement field and points out the prospect of 3D laser scanning technology.

关键词： 三维激光扫描技术；点云数据；测量

Key words: 3D laser scanning technology；point cloud data；measure

中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）15-0209-01

0引言

三维激光扫描技术是一项迅速发展的高新技术，它的出现为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段。三维激光扫描技术主要采用激光测距原理，瞬时测得空间三维坐标值。其巨大优势就在于可以快速扫描被测物体，不需反射棱镜即可直接获得高精度的扫描点云数据，这样一来可以高效地对真实世界进行三维建模和虚拟重现。目前此项技术已广泛应用于变形监测、工程测量、地形测量、城市规划、智能交通、防震减灾等领域。

1三维激光扫描系统简介

三维激光扫描系统按照扫描平台的不同可以分为：机载（或星载）激光扫描系统、地面型激光扫描系统、便携式激光扫描系统。

机载激光扫描系统是指在飞机上搭载激光雷达、数字相机和定位定姿装置，以获取具有影像真实感的高精度数字表面模型（DSM）和数字高程模型（DEM）的新型测绘装备。系统通过扫描装置，沿航线采集地面点三维数据，通过特定方程解算处理成适当的影像值，生成数据影像和地面高程模型。

地面型三维激光扫描系统是在地面利用激光扫描装置自动、系统、快速（准实时）获取对象表面的三维坐标的测量技术，能在几分钟内对所感兴趣的区域建立详尽准确的三维立体影像，能提供准确的定量分析。

便携式激光扫描系统使得对物体进行照相测量成为可能，所谓照相测量，就是类似于照相机对视野内的物体进行照相，不同的是照相机摄取的是物体的二维图像，而研制的测量仪获得的是物体的三维信息。

2三维激光扫描技术的特点

作为一种新的测量手段，三维激光扫描测绘技术与传统的测量方法相比有如下优点：①扫描速度快，地面三维激光扫描仪可在短时间内获取空间目标的三维信息；②非接触式工作，扫描仪发射激光束在测量目标自动反射，实现了危险目标、不可达目标的测量；③数据信息丰富，可以在进行空间三维坐标测量的同时，获取目标表面的激光强度信号和真彩色信息，为目标的识别和分类提供了更多途径；④主动性工作，自动发射测量信号，不需要外部光源配合，可在白天黑夜全天侯作业，提高了作业效率；⑤高精度，地面激光扫描能以高精度的方式获取目标的表面特征；⑥高密度，激光扫描同时能以高密度的方式获取目标表面细部特征；⑦可量测，可以直接在点云上获取三维坐标、距离、方位角、表面法向量，还可以计算得到点云所表达目标的表面积、体积等。

3三维激光扫描技术的数据处理

利用三维激光扫描仪获取的点云数据构建实体三维几何模型时，不同的应用对象、不同点云数据的特性，三维激光扫描数据处理的过程和方法也不尽相同。概括地讲，整个数据处理过程包括数据采集、数据预处理、几何模型重建和模型可视化。数据采集是模型重建的前提，数据预处理为模型重建提供可靠精选的点云数据，降低模型重建的复杂度，提高模型重构的精确度和速度；数据预处理阶段涉及的内容有点云数据的滤波、点云数据的平滑、点云数据的缩减、点云数据的分割、不同站点扫描数据的配准及融合等；模型重建阶段涉及的内容有三维模型的重建、模型重建后的平滑、残缺数据的处理、模型简化和纹理映射等。实际应用中，应根据三维激光扫描数据的特点及建模需求，选用相应的数据处理策略和方法。

4三维激光扫描技术在测量领域的应用

三维激光扫描技术已经成为当前研究的热点之一，并在测绘领域体现出了广泛的应用。如夏国芳等[1]就探讨了采用三维激光扫描测量技术来获取隧道的纵横断面桩号里程以及高程数据的方法。他们利用三维激光扫描技术，得到了完整的隧道点云模型,等同于对隧道真实场景的数字重现，因此在数据内业处理过程中，可以通过外业获取的点云数据灵活地绘制出隧道的横纵断面图。武汉大学的王晓昳[2]则介绍了三维激光扫描技术在地籍调查中的应用，包括高精度的宗地面积的量算，生动形象的三维图像的生成以及快速建模以辅助地籍信息系统的建设。徐进军等[3]则将该技术引入到滑坡变形监测与分析中，通过充分利用滑坡体上的大量点自然地物作为监测点，来完整监测和分析其变形，并获得了初步满意的结果，表明采用三维激光扫描测量来快速建立滑坡监测系统，可以满足临滑预报要求。丁继胜等则介绍了该技术在海岸带测量、水深测量及海洋环境监测等方面的应用，并结合空载激光扫描测量技术的国内外研究现状，对我国在该技术领域的发展给出了一定的建议。黄义敏等通过激光扫描测量技术建立了高精度的水利枢纽工程构造物三维可视化数字地面模型，可对构造物任意点、任意尺寸或角度进行量测和校验，进行有效的测量精度分析，并给出限差报告，同时还根据工程需要生成了平面图、纵、横剖面图、等高（深）线图，计算面（体）积，进行工程放样等。

5结束语

三维激光扫描技术作为迅速发展的测量技术，它具有传统测量手段无可比拟的优势，主要体现在速度快、精度高、使用方便、自动化程度高、劳动强度低、受外界环境影响小等方面，因此它的普及应用将大大降低生产成本和提高工作效率。伴随三维激光扫描技术的不断完善与发展，充分发掘三维激光扫描技术的在测量领域的利用价值，将会给测量学科带来新的发展机遇，也将给广大测量工作者创造更好的工作条件。

参考文献：

[1]夏国芳，王晏民.三维激光扫描技术在隧道横纵断面测量中的应用研究.北京建筑工程学院学报，2010，26（03）.

[2]王晓昳.三维激光扫描在城镇地籍测量中的应用探讨.科学之友,2008年10月.

三维测量篇8

[关键词]骨性Ⅲ类；偏牙合；三维重建；头影测量分析

[中图分类号]R783.5 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2011）07-1146-04

3-Dimensional cephalomentry analysis of skeletal Class III malocclusion

WU Fei,ZHANG Miao-miao

（Department of Orthododontics,School of Stomatology,Harbin Medcal University,Harbin 150001,Heilongjiang,China)

Abstract:ObjectiveTo investigate the 3-dimensional (3D) changes in the hard tissues of skeletal class III malocclusion(CIII) patients with facial asymmetry by orthognathic surgery. Methods Five female adult CIII patients treated with orthognathic surgery (Bilateral Sagittal Split Ramus Osteotomy+Maxillary Osteotomy Lefort1+Genioplasty) who had 3D computerized tomography taken 1 month before (T0) and 6 months after (T1) MSS.Reconstruct three-dimensional models in CT post-processing workstation.The landmarks and variables were measured to complete 3-dimensional cephalomentry analysis. Results Mandibular prognathism of all the patients was significantly corrected.Facial asymmetry and lean of the occlusion plane was significantly corrected too（Pg-dev, Gc-Gc',Go-Na-Go'）.There were significant changes in hard tissue related in the,anteroposterior（SNA,ANB）,vertical（Ans-Me，MP/SN） and horizontal（Gc-Gc',Go-Na-Go'） direction. Conclusion ①There were significant changes in the hard tissues of skeletal class III malocclusion(CIII) patients with facial asymmetry by orthognathic surgery.②The three-dimensional cephalomentry analysis indicated a more comprehensive characteristic of Craniofacial,compared with traditional cephalomentry analysis.

Key words:skeletal class III malocclusion;facial asymmetry;3-dimensional reconstruction;cephalomentry analysis

骨性安氏Ⅲ类错牙合畸形是口腔正畸临床上较为常见的复杂畸形，大多数病例被列为正颌外科的手术适应证，常规手术治疗的步骤为术前正畸-手术治疗-术后正畸。临床上正畸医师主要依靠传统的X线头影测量分析完成其诊断、治疗设计和疗效预测。传统的X线头影测量分析手段比较单一、精确度不高，其二维方法不能完全满足复杂畸形诊治的需要。随着正颌外科的发展及患者对畸形矫治效果要求的提高，研究和建立颅颌面三维测量分析方法已成为临床上有实际需求和理论上亟待解决的课题[1]。

三维重建的方法主要包括光学摄影、激光扫描和CT扫描。其中激光扫描和光学摄影仅局限于面部软组织表面的测量。当临床医师需要同时观察软硬组织三维影像时，只能借助于CT方法。三维CT数据可减少传统二维图像的放大和失真，并能解决三维表面扫描系统的局限性，目前已应用于3D结构的分析测量[2]。本研究基于三维螺旋CT及其后处理工作站，对骨性安氏III类偏牙合患者正颌手术前后硬组织的三维改变及其三维头影测量分析方法进行初步探讨。

1材料和方法

1.1 样本的选择：2008～2010年于哈尔滨医科大学附属口腔医院正畸科就诊的中国北方汉族女性，年龄18～30岁，无正畸治疗和外伤史，无全身性系统性疾病。本人知情同意。经专科诊断为骨性Ⅲ类错牙合伴面型不对称（ANB＜0°,Wits值＜-8mm,Pg-dev＞3mm），并接受正畸-正颌外科联合治疗的患者，正颌术式为上颌Lefort1型截骨+双侧下颌升支矢状劈开切骨术+颏部成形术。

1.2 数据采集：所有样本均分别在手术前1个月（T0）和手术后6个月（T1）进行CT扫描，扫描时正中颌位，唇静息位。使用飞利浦Brilliant iCT，扫描层厚0.2mm，像素512×512，视场222mm，120KV，80mAs。扫描范围：被扫描者仰卧位，扫描自下颌下至颅顶点。选用容积重建方法重建颅面骨三维影像，并可同时选择另外3个窗口观察轴面、冠状和矢状方向的二维影像。

1.3 标记点及参考平面

1.3.1 标记点的定义如图1。

1.3.2 参考平面的定义：①水平面：由双侧眶下缘最下点和双侧耳点构成，亦可称FH平面；②冠状面：经过双侧耳点的垂直于FH平面的平面；③矢状面：由经过鼻根点的同时垂直于FH平面和冠状面的平面；④牙合平面（OP）：由双侧上颌第一磨牙近中颊尖点及上中切牙接触点构成的平面。

1.4测量项目及其定义见表1。

1.5 统计学分析：使用SPSS17.0软件计算各测量项目数值的均数和标准差，1周后随机选择两个CT样本由同一研究者重新建模并测量。Wilcoxon符号秩和检验法显示两次测量无明显差异（P＞0.05），因此首次测量结果可应用于本研究中。本实验使用了Wilcoxon符号秩检验法和双变量相关分析等方法对手术前后所有的样本资料行统计学检验，以分析手术前后测量项目的变化。无效假设设为患者接受下颌后退手术后硬组织改变无差异。

2结果

2.1 T0和T1阶段硬组织标记点和变量的比较：①前后向变化（见表2）：下颌的前后向变化显著，SNA角和ANB角增大，下颌体长及下颌发育长度（Go-Pg、Co-Gn）均变大（P＜0.01），SNB减小（P＜0.01），上颌长度（Ans-Pns）无明显变化（P＞0.05）；②垂直向变化（见表3）：整个面部的高度变化较为明显，全面高及全面高度角均明显变小（N-Me；N-S-Me；P＜0.01），而下面高及下颌高度角的变小尤为显著（Ans-Me、Ans-S-Me、P＜0.01），下颌平面角亦明显减小（MP/SN；P＜0.05），上面高和下颌升支高度无明显变化（P＞0.05）；③水平向变化（见表4）：上颌骨在宽度上无明显改变（Ore-Ore'、Zms-Zms'、Tz-Tz'、Mas-Mas'、P＞0.05），下颌内角宽度（Gc-Gc'）明显减小，下颌角宽度无明显改变（Go-Go'、P＞0.05），下颌宽度角（Go-N-Go'）明显减小(P＜0.05)；④对称性（见表5）：在上颌骨，术前双侧第一磨牙近中颊尖至同侧眶外侧点的距离存在显著差异（Ore-U6），同时牙合平面与水平面存在倾斜角度（Ore/OP），术后双侧Ore-U6的Q值小于1且牙合平面与水平面的倾斜角度明显减小。下颌骨的偏斜得到了很好的纠正（Pg-dev）。术前偏斜侧下颌升支高度值（Go-Co）明显小于对侧(Q值＞10)，这一情况在术后无变化。同时，下颌体长（Go-Pg）的不对称率增大，下颌对称角（Go-Go'-Me）的不对称率变小(P＜0.01)。

3讨论

大量研究报道了有关骨性安氏III类错牙合患者接受正颌手术后软硬组织的变化。由于扫描层厚度较大和低分辨率，早期学者使用3DCT观察正颌术后患者软硬组织的改变时，不能够对图像进行足够精确的测量[3]。Park等尝试了使用3DCT分析正颌术后骨性III类患者的软硬组织改变，但由于测量误差较大，未能得出有效结论[4]。为更精确的评估正颌手术前后骨性III类患者的硬组织改变，本研究样本的选取由同一位正颌外科医师施行正颌手术的骨性III类偏颌患者病例。同时同时由于临床病例收集较困难，亦为消除性别差异，进一步将样本的选择限制为成年女性。因此，目前本研究的目的是为了观察骨性安氏III类伴面型不对称成人女性患者接受下颌后退手术后硬组织的三维改变。无效假设设为患者接受下颌后退手术后硬组织改变无差异。

人的颜面部存在着一定范围的不对称，称为生理性不对称或相对对称，超过这个范围即可认为是不对称。本研究采用日本学者加藤提出的非对称率（Q）来计算可能存在双侧差异的测量项目，其计算公式为：Q=（G-K）/G*100%，G为较大值，K为较小值[5]。目前对于生理性不对称的范围尚无统一的意见，因此本研究仅对手术前后非对称率的变化进行评价。

Yu-Jin Jung等认为骨性安氏III类偏牙合患者的面型不对称主要是由于下颌支的过度生长和近中倾斜以及双侧上颌垂直高度不一致[6]。本实验中，偏斜侧上颌后牙垂直高度和下颌升支高度值明显小于对侧，与Yu-Jin Jung等学者的观点一致。术后双侧上颌后牙垂直高度的差异得到纠正，提示上颌骨发生了以矢状线为轴的转动，以调整牙合平面的偏斜。由于正颌手术术式的局限性，双侧下颌升支高度的差异在术后没有改变。术前双侧下颌体长度无明显差异，而术后偏斜侧的下颌体长度明显大于对侧（见表5），这说明手术使下颌体长度对双侧下颌升支高度的不对称进行了代偿。此外，颏成形术很大程度上纠正了颏部的骨性偏斜（Pg-dev），有利于软组织外形的改善。

关于蝶鞍点S的定位，本研究利用CT后处理软件同时在水平向、前后向和垂直向平面上识别和标记S点，并在三维模型上显示出来。这种方法借助于三维工作软件的技术优势，比传统X线头影测量中对S点的定位更加准确（如图1）。Oded Yitschaky等在对10例干燥颅骨分别进行三维CT测量和传统X线头影测量对比分析后认为，S点的定位在三维CT测量中更为精确[7]。

术后患者前后向的变化最为显著（SNA、SNB、ANB），这也是患者接受正颌手术最主要的目标。同时，由于颏成形术的施行，下颌在前后向的长度并未变小，反而有所增加（Go-Pg、Co-Gn），这有利于侧貌形态的改善。

本实验中，上颌Lefort1型截骨术并未使上颌骨的高度产生明显变化（N-Ans），而双侧下颌升支矢状劈开切骨术使下颌骨后移的同时逆时针旋转，面下1/3的高度减小（Ans-Me、MP/SN）。此外，下颌手术没有改变下颌升支的高度（Co-Go）。在水平向，下颌角宽度无明显变化而下颌宽度角（Go-N-Go'）变小，唯一可能的原因就是下颌骨的逆时针旋转。

三维重建模型能够在各个方向上进行线距、角度、面积和体积等测量，其精度完全满足临床诊断和治疗的需要[8]。与传统二维头影测量分析相比，三维头影测量分析不仅增加了水平方向的测量，还能真实反映出双侧颅颌面骨在前后向以及垂直向上的差异，如下颌升支高度、下颌体长度。此外，三维模型使患者和医师都能够更加直观的理解畸形的表现以及术后的变化，提高了三维头影测量分析的实用性和临床应用价值。

在实现颌面部软硬组织的三维重建和精确测量之后，建立三维头影测量项目及定量的分析诊断标准将成为下一步研究的重点。三维测量过程中，部分标记点如：蝶鞍点S、鼻根点N、眶外侧点Ore、前鼻棘点Ans、髁突点Co、颏前点Pg、颏下点Me等容易识别且误差较小。部分测量项目如：下颌平面角、下颌宽度角、上下颌偏斜度（Ans-dev；Pg-dev）、非对称率（Q）等则很好的反映出了颅颌面骨的特征及其变化。然而，三维头影测量的最终目标是量化的诊断结果、矫治计划和疗效评价，并与软组织的测量结合起来，需要进一步的工作来完成。

4结论

4.1骨性三类偏牙合患者手术前后，硬组织在三维分析中的各个方面均有明显改变。

4.2与传统的二维头影测量分析相比，三维头影测量分析可以更加全面的反映出颅颌面部的特征，具有较大的临床意义。

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