2013年08月22日 08:28:34 來源： 0

去年，意大利研究者在佛羅倫薩發(fā)現(xiàn)疑似列昂那多·達(dá)·芬奇筆下《蒙娜麗莎》的原型麗莎·蓋拉蒂妮的遺骨。近日，由于麗莎的丈夫、意大利文藝復(fù)興時期富商喬貢多的家族墓地被打開，喬貢多與其兒子的遺骨被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家有望通過DNA核實(shí)去年發(fā)現(xiàn)的“麗莎”遺骨與兒子遺骨的相似性，確認(rèn)該遺骨是否是“麗莎”。此外，研究人員表示，一旦證實(shí)遺骨為麗莎·蓋拉蒂妮，他們還將利用現(xiàn)代技術(shù)對其顱骨進(jìn)行面貌復(fù)原，從而有望揭開500年前蒙娜麗莎的真容。那么——

顱面是如何復(fù)原的

顱骨是人類面貌的內(nèi)在生物特征，顱骨的形態(tài)決定了人的面部特征、五官的位置和結(jié)構(gòu)，是人類遺骸中信息最為豐富的部分。長期以來，顱骨形態(tài)在醫(yī)學(xué)、刑偵學(xué)、史學(xué)、人類學(xué)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。自1996年起，北京師范大學(xué)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)與虛擬現(xiàn)實(shí)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將數(shù)字醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和計(jì)算機(jī)可視化新方法引入顱面數(shù)據(jù)獲取和分析過程，提出顱面形態(tài)信息學(xué)研究體系，推動傳統(tǒng)的顱面形態(tài)學(xué)、顱面復(fù)原取得了突破性的進(jìn)展。

據(jù)國內(nèi)顱面形態(tài)信息學(xué)提出者、北京師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長周明全教授介紹，過去的研究表明，人的面部軟組織分布厚度隨著年齡、性別、生活環(huán)境等要素的不同有一定的變化規(guī)律，根據(jù)面部軟組織分布厚度規(guī)律可以基本做到顱骨的面貌復(fù)原。傳統(tǒng)上，顱面軟組織分布主要通過用有刻度的、熏有煙灰的銀針扎剛?cè)ナ赖氖w面部關(guān)鍵部分，建構(gòu)具有一定數(shù)量的面貌軟組織庫，進(jìn)而掌握軟組織分布規(guī)律，然后請雕塑家將顱骨特征與一般軟組織分布規(guī)律結(jié)合進(jìn)行雕塑。

不過，由于構(gòu)建傳統(tǒng)的軟組織庫時實(shí)例數(shù)量有限且特征不全面，加之雕塑家的操作都是人工進(jìn)行，這使傳統(tǒng)的面貌復(fù)原有較大的誤差。在中國，過去僅采用前蘇聯(lián)提供的數(shù)據(jù)庫，測試案例十幾例，誤差較大。

北京師范大學(xué)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)與虛擬現(xiàn)實(shí)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對傳統(tǒng)方法進(jìn)行改進(jìn)，突破了顱面建模、形態(tài)分析、面貌復(fù)原、復(fù)原評價(jià)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。周明全研究團(tuán)隊(duì)首先運(yùn)用三維立體掃描、CT斷層掃描技術(shù)，獲取2000例左右的中國人顱面數(shù)據(jù)，構(gòu)建顱面數(shù)據(jù)庫，其中包括顱骨庫、面皮庫、五官庫和紋理庫，且數(shù)據(jù)測量的精細(xì)程度較高，例如CT切片之間的距離精確到0.3毫米，使得微小部位的數(shù)字信息也能準(zhǔn)確收錄進(jìn)數(shù)據(jù)庫。其次，對需要復(fù)原的顱骨進(jìn)行特征點(diǎn)標(biāo)定與測量、全局分區(qū)統(tǒng)計(jì)等形態(tài)分析，得到該顱骨的數(shù)字表示模型。再次，將需要復(fù)原顱骨的特征點(diǎn)和數(shù)據(jù)庫相對比，運(yùn)用基于知識和基于統(tǒng)計(jì)理論的兩種復(fù)原模型的算法，得到基本的面貌復(fù)原情況，并進(jìn)行五官、紋理的修飾。最后，如果有活體數(shù)據(jù)（比如真實(shí)照片）存在，再將復(fù)原面貌與真實(shí)面貌進(jìn)行對比修正，得到最終的顱面面貌復(fù)原信息。

在實(shí)驗(yàn)室里，長期從事相關(guān)研究的鄧擎瓊博士向記者展示了顱面復(fù)原過程的核心步驟。這些操作都是在計(jì)算機(jī)的相關(guān)平臺頁面上完成的。

記者在頁面右上方看到數(shù)字化的、有多重色彩拼接的三維顱骨模型。據(jù)鄧擎瓊博士介紹，多重色彩是將顱骨劃分為左眼、右眼、鼻、嘴、其余部分，共五部分，數(shù)據(jù)庫中的人臉數(shù)據(jù)也分為相對應(yīng)的五部分，根據(jù)前期約2000例案例的統(tǒng)計(jì)可以得到各部分復(fù)原的算法，只需在頁面的工具欄點(diǎn)擊幾個按鍵，便可在屏幕右下方出現(xiàn)一張未經(jīng)拼接的五部分復(fù)原圖，再運(yùn)用技術(shù)將五部分進(jìn)行拼接和融合，即可得到一張有皮膚和五官的面貌復(fù)原圖。最后，研究人員在屏幕左下方導(dǎo)入該案例的真實(shí)照片，通過比對可以看出，除細(xì)節(jié)方面略有差異外，五官及面貌整體比例相似度高，可以做到“可辨認(rèn)”的程度，而且這整個過程可以在十幾秒內(nèi)完成。

據(jù)周明全教授介紹，過去依靠雕塑家進(jìn)行顱骨復(fù)原的時間基本在一個月左右，現(xiàn)在依靠計(jì)算機(jī)，大大節(jié)省了復(fù)原時間。在后期，研究人員對面貌復(fù)原圖進(jìn)行真實(shí)感處理，添加面部色彩和毛發(fā)，即可得出一張完整的面貌復(fù)原圖。

唐代公主展露“真容”

2001年11月，西安市對唐太宗的孫女李倕公主之墓進(jìn)行了考古發(fā)掘。2008年，陜西省考古研究院與北京師范大學(xué)文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)與虛擬現(xiàn)實(shí)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作，對這位距今1200多年的公主進(jìn)行復(fù)原。

周明全教授的研究團(tuán)隊(duì)對公主的顱骨進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層CT掃描，運(yùn)用相關(guān)平臺重構(gòu)出公主的三維顱骨模型。由于發(fā)掘時頭骨的下頜骨殘缺，周明全教授的研究團(tuán)隊(duì)通過頭骨上部的形狀和咬合，在數(shù)據(jù)庫中選取了另一枚數(shù)據(jù)吻合的下頜骨進(jìn)行拼接，得到了完整的公主頭顱。再通過相關(guān)算法實(shí)現(xiàn)了面貌復(fù)原。復(fù)原面貌豐腴圓潤、五官清雅，頗具唐代貴族風(fēng)范，1200多年前的唐代公主終于向今人揭開了神秘的面紗。

周明全教授笑道：“復(fù)原古代的顱骨，這項(xiàng)工作確實(shí)不好評定，因?yàn)檎l都沒有見過1000多年前的唐代公主的面貌，但是我們的復(fù)原方法得到了2000例左右的現(xiàn)代人面貌驗(yàn)證，相信對于唐代公主我們是可以實(shí)現(xiàn)較為真實(shí)的復(fù)原的?！?/p>

除唐代公主外，該研究所還承接了包括柳江人頭骨復(fù)原、南京猿人復(fù)原、秦代戲邑地區(qū)秦人顱骨復(fù)原等面貌復(fù)原研究。

不同人種差別較大

周明全教授和研究團(tuán)隊(duì)的杜國光博士進(jìn)一步向記者解釋了面貌復(fù)原和體質(zhì)人類學(xué)中的面貌復(fù)原，以及與動物學(xué)中的復(fù)原之間的區(qū)別。周明全教授說，體質(zhì)人類學(xué)中的顱骨復(fù)原是區(qū)域性和時代性的，目的往往是為研究某一種族的面貌以及附著信息，不要求、也很難做到展現(xiàn)個體的面貌特征。特別是遠(yuǎn)古人類很難保留著能夠滿足精確的面貌復(fù)原需要的顱骨，大多只遺留下小塊的牙齒或其他顱骨部分。用于復(fù)原的顱骨，大多是同一人種中多人的顱骨拼接而成的，通過復(fù)原展現(xiàn)其種族面貌特征和進(jìn)化信息。而該研究所主要是基于現(xiàn)代人的復(fù)原，強(qiáng)調(diào)個性的復(fù)原，進(jìn)而推廣到考古學(xué)領(lǐng)域，能夠體現(xiàn)個體特征。

杜國光博士則解釋了動物復(fù)原和人類復(fù)原的顯著差別。他說，動物復(fù)原中推論計(jì)算的成分較大，往往根據(jù)遠(yuǎn)古動物遺骨化石，以及根據(jù)所處氣候、環(huán)境推理的肌肉原理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)古代動物的復(fù)原。

當(dāng)問及蒙娜麗莎的原型——麗莎·蓋拉蒂妮的遺骨面貌復(fù)原情況時，周明全教授表示還沒有得到蒙娜麗莎復(fù)原方法的信息。周明全教授表示，他們收集的數(shù)據(jù)庫中大多是蒙古人種（黃種人）的顱骨信息，與歐洲歐羅巴人種（白種人）區(qū)別較大，因而很難對“麗莎”的面貌進(jìn)行較為精確地復(fù)原。不過，周明全教授表示，這種建數(shù)據(jù)庫的方法是目前較為先進(jìn)和準(zhǔn)確的面貌復(fù)原方法，運(yùn)用該方法完全可能將蒙娜麗莎的真容展現(xiàn)在今人的面前。