熊类头骨的三维几何形态学研究及模式分类-论文-万方医学网

熊类头骨的三维几何形态学研究及模式分类

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摘要三维激光扫描在骨骼形态学研究中得到越来越广泛的应用。运用激光扫描可得到骨骼外部形状的完整三维模型，包含了其几何形态学的全部信息，是进一步观察和测量的基础;也是进行骨骼形态定量研究，如几何形态学、模式识别等的预备工作，对于发现新规律和建立客观的分类指标有重要意义。 　　本研究以大熊猫，亚洲黑熊，棕熊，和北极熊为研究对象。利用三维激光扫描，为共计28件大熊猫，亚洲黑熊，棕熊和北极熊的头骨和对应的28件下颌建立三维模型，得到其形态的完整信息。并结合计算机3D图形学技术，将研究标本的三维模型放在虚拟博物馆进行展示，使同行及大众可以通过互联网全面自由方便的观看这批标本。 　　利用三维模型中的形态信息，通过建立模型，提取标志点，将形态信息简化到可数的变量之中，然后利用这些变量对不同类群的标本进行分类，以及利用这些变量比较不同标本之间的形态差异。 　　本研究提取熊类下颌的9个形态测量的比例指标和头骨的15个形态测量的比例指标，对下颌和头骨进行数学建模。使用Weka的J48算法，构建决策树，成功实现了模式分类。 　　在三维模型的基础上，确定了23个下颌形态标志点和29个头骨形态标志点，以标志点的三维坐标为初始变量，进行主成份分析，比较四种熊的下颌和头骨形态差异。其结果显示大熊猫的下颌和头骨形态与其他三类熊差别显著;棕熊的头骨和下颌形态介于黑熊和北极熊之间。 　　另外，本研究介绍了三维建模的工作方法和决策树及主成份分析的原理，并对其在骨骼形态学研究中的应用前景做出了展望。