颅颌面是人体外在的最重要器官,面貌是身份识别最直接的生物特征。先天性或外伤性造成的颅颌面畸形和缺损是临床上常见的疾患。颅颌面解剖结构复杂，大脑神经网络和各种人体感官密布，颅颌面外科手术难度系数高、危险性大，须容貌与功能兼顾。基于医学影像技术和计算机图形图像技术的发展,借助医学数据分析构建颅颌面三维结构，开展定量和精准的手术计划模拟对于颅颌面外科手术尤为重要。本项目运用信息科学新技术研究数字化颅颌面的形态结构、变化规律、相互关系，将复杂的颅颌面变为可计算对象，系统地提出了颅颌面影像数据智能处理的理论方法与技术，应用颅面形态学，结合多领域应用形成了颅面复原、颌面外科应用、颅颌面手术计划等系列计算机应用系统。研究工作保持与国际同步，已形成与国际组织数据和技术的常态交流。相继完成7项国科金项目、2项博士后特别资助项目、2部专著、代表论文18篇中12篇SCI收录，研究成果对法医学、人类学、考古学、现代医学科学意义重大,社会效益显著。

    ①中国人颅面数据库的特征关系研究：一方面提出了建立颅面数据组织结构新方法，设计了颅面特征数据采样管理新技术，扩展了自主产权的颅面数据库，使数据库样本量与数据精度均居国际领先。另一方面，基于蒙古人种（中国人）颅面数据研究，形成构建颅面库、性别识别的多种方法，并获3项授权发明专利、1项公告发明专利。发现了多项人种及民族的人类学特征差异，揭示了中国人颅面、性别、种族的关键特征数据群，突破了传统人类学研究数据量小、主观性强的局限，为精准的颅颌面结构统计分析提供支撑，基于蒙古人种颅面数据研究填补了我国计算体质人类学研究空白。

    ②扩展了基于形态变化规律的颅面形态计算模型应用技术。解决了颅面表示、配准、软组织厚度测量、预测重构及几何形态评价系列关键问题，将提出了基于知识分析和统计学习两种颅面形态计算模型应用于人脸老化模拟和颅面复原，剔除因不同样本引起的人脸形状的不同，并进一步挖掘出面部软组织厚度、颅骨五官关系、三维人脸随年龄和胖瘦变化的规律，实现人脸老化的科学模拟，并获1项授权发明专利。率先将黎曼流形几何度量用于颅面评价，解决复原客观评价难题。颅面复原效率与效果达到国际先进。

    ③研究提出了颌面的统计建模和有限元建模方法，提出了既能表达颌面组织几何形状又能模拟颌骨切割和相应软组织形变的多分辨率三维统计变形模型和有限元混合模型、提出了颌面软组织的粘弹性模型及基于软组织变形和统计模型和有限元模型混合的缺失颌面修复和重建理论；提出融合多模先验信和区域收缩的三维重建方法，为提高三维重建的准确度，将多模态影像通过标记点的刚性配准策略进行有效的融合提供更多的先验信息，结合传统自适应有限元方法和可行区域选取，提出了自适应区域收缩的策略，从全域逐步收缩可行区域，克服自适应有限元收缩过快、对初始重建结果依赖大的问题，解决人为可行区域选择不准确的问题，提高了三维重建结果的准确率。

    ④国家学术著作出版基金资助、科学出版社2016年出版专著《颅面形态信息学》，系统研究提出了颅面形态信息学的知识体系、技术体系、应用体系，是该领域第一本学术专著；科学出版社出版专著《从二维到三维--医学影像分析与器官三维重建》，结合著者多年学术研究成果，系统论述了从二维到三维的医学影像预处理、医学器官的分割、配准、面绘制、体绘制以及可视化技术前沿技术，对领域研究具有重要学术影响力。

    ⑤构建了颅颌面几何测量、面貌老化模拟、颌面整形软件平台，基于颅面数据库，国内首次运用科学数据实现疑似秦皇室成员、秦俑坑出土侍女劳役等例古人面貌复原。为人脸识别、手术计划、公安尸源认定提供了基于互联网的推广应用平台，支撑行业应用。