論文の概要: BFSM: 3D Bidirectional Face-Skull Morphable Model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.24577v1
- Date: Mon, 29 Sep 2025 10:34:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-30 22:32:19.925381
- Title: BFSM: 3D Bidirectional Face-Skull Morphable Model
- Title(参考訳): BFSM:3次元双方向顔形状モデル
- Authors: Zidu Wang, Meng Xu, Miao Xu, Hengyuan Ma, Jiankuo Zhao, Xutao Li, Xiangyu Zhu, Zhen Lei,
- Abstract要約: 遠隔診断、手術計画、医学教育、身体に基づく顔シミュレーションなどの応用において、関節型顔面骨格形態モデルの構築は大きな可能性を秘めている。
しかし、このビジョンを実現するには、対面スカルデータの不足、登録精度の不足、再建と臨床応用の限定的な探究など、制約がある。
本稿では, 顔と頭蓋骨の形状推定を共有空間を通して行う3次元双方向顔・骨格形態モデル(BFSM)を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 30.3163131796241
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Building a joint face-skull morphable model holds great potential for applications such as remote diagnostics, surgical planning, medical education, and physically based facial simulation. However, realizing this vision is constrained by the scarcity of paired face-skull data, insufficient registration accuracy, and limited exploration of reconstruction and clinical applications. Moreover, individuals with craniofacial deformities are often overlooked, resulting in underrepresentation and limited inclusivity. To address these challenges, we first construct a dataset comprising over 200 samples, including both normal cases and rare craniofacial conditions. Each case contains a CT-based skull, a CT-based face, and a high-fidelity textured face scan. Secondly, we propose a novel dense ray matching registration method that ensures topological consistency across face, skull, and their tissue correspondences. Based on this, we introduce the 3D Bidirectional Face-Skull Morphable Model (BFSM), which enables shape inference between the face and skull through a shared coefficient space, while also modeling tissue thickness variation to support one-to-many facial reconstructions from the same skull, reflecting individual changes such as fat over time. Finally, we demonstrate the potential of BFSM in medical applications, including 3D face-skull reconstruction from a single image and surgical planning prediction. Extensive experiments confirm the robustness and accuracy of our method. BFSM is available at https://github.com/wang-zidu/BFSM
- Abstract(参考訳): 遠隔診断、手術計画、医学教育、身体に基づく顔シミュレーションなどの応用において、関節型顔面骨格形態モデルの構築は大きな可能性を秘めている。
しかし、このビジョンを実現するには、対面スカルデータの不足、登録精度の不足、再建と臨床応用の限定的な探究など、制約がある。
さらに、頭蓋顔面変形を有する人は、しばしば見落とされ、表現不足と限定的な傾きをもたらす。
これらの課題に対処するために、我々はまず、正常症例と稀な頭蓋顔面条件の両方を含む200以上のサンプルからなるデータセットを構築した。
それぞれのケースには、CTベースの頭蓋骨、CTベースの顔、高忠実なテクスチャ・フェイススキャンが含まれる。
第2に, 顔, 頭蓋骨, 組織間のトポロジ的整合性を確保するための新しい高密度光線マッチング登録法を提案する。
これに基づいて, 顔と頭蓋骨の形状を共有係数空間で推定できる3次元双方向顔-骨格形態モデル (BFSM) を導入するとともに, 組織厚の変化をモデル化して同一頭蓋骨から1対1の顔再構成をサポートし, 時間とともに脂肪などの個々の変化を反映する。
最後に,BFSMの医療応用の可能性を示す。
大規模な実験により,本手法の堅牢性と精度が確認された。
BFSMはhttps://github.com/wang-zidu/BFSMで利用可能である。
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