“蒙娜丽莎”真容能否复现?

作者:东晓景 来源:转载 日期:2013/8/22 15:25:27 人气:14 标签:

   

   科学家有望通过DNA核实去年发现的“丽莎”遗骨与儿子遗骨的相似性,确认该遗骨是否是“丽莎”。此外,研究人员表示,一旦证实遗骨为丽莎•盖拉蒂妮,他们还将利用现代技术对其颅骨进行面貌复原,从而有望揭开500年前蒙娜丽莎的真容。那么——
  颅面是如何复原的
  颅骨是人类面貌的内在生物特征,颅骨的形态决定了人的面部特征、五官的位置和结构,是人类遗骸中信息最为丰富的部分。长期以来,颅骨形态在医学、刑侦学、史学、人类学等领域都有重要应用。自1996年起,北京师范大学文化遗产数字化保护与虚拟现实北京市重点实验室将数字医学影像技术和计算机可视化新方法引入颅面数据获取和分析过程,提出颅面形态信息学研究体系,推动传统的颅面形态学、颅面复原取得了突破性的进展。
  据国内颅面形态信息学提出者、北京师范大学信息科学与技术学院院长周明全教授介绍,过去的研究表明,人的面部软组织分布厚度随着年龄、性别、生活环境等要素的不同有一定的变化规律,根据面部软组织分布厚度规律可以基本做到颅骨的面貌复原。传统上,颅面软组织分布主要通过用有刻度的、熏有烟灰的银针扎刚去世的尸体面部关键部分,建构具有一定数量的面貌软组织库,进而掌握软组织分布规律,然后请雕塑家将颅骨特征与一般软组织分布规律结合进行雕塑。
  不过,由于构建传统的软组织库时实例数量有限且特征不全面,加之雕塑家的操作都是人工进行,这使传统的面貌复原有较大的误差。在中国,过去仅采用前苏联提供的数据库,测试案例十几例,误差较大。
  北京师范大学文化遗产数字化保护与虚拟现实北京市重点实验室运用计算机技术对传统方法进行改进,突破了颅面建模、形态分析、面貌复原、复原评价的关键技术瓶颈。周明全研究团队首先运用三维立体扫描、CT断层扫描技术,获取2000例左右的中国人颅面数据,构建颅面数据库,其中包括颅骨库、面皮库、五官库和纹理库,且数据测量的精细程度较高,例如CT切片之间的距离精确到0.3毫米,使得微小部位的数字信息也能准确收录进数据库。其次,对需要复原的颅骨进行特征点标定与测量、全局分区统计等形态分析,得到该颅骨的数字表示模型。再次,将需要复原颅骨的特征点和数据库相对比,运用基于知识和基于统计理论的两种复原模型的算法,得到基本的面貌复原情况,并进行五官、纹理的修饰。最后,如果有活体数据(比如真实照片)存在,再将复原面貌与真实面貌进行对比修正,得到最终的颅面面貌复原信息。
  在实验室里,长期从事相关研究的邓擎琼博士向记者展示了颅面复原过程的核心步骤。这些操作都是在计算机的相关平台页面上完成的。
  记者在页面右上方看到数字化的、有多重色彩拼接的三维颅骨模型。据邓擎琼博士介绍,多重色彩是将颅骨划分为左眼、右眼、鼻、嘴、其余部分,共五部分,数据库中的人脸数据也分为相对应的五部分,根据前期约2000例案例的统计可以得到各部分复原的算法,只需在页面的工具栏点击几个按键,便可在屏幕右下方出现一张未经拼接的五部分复原图,再运用技术将五部分进行拼接和融合,即可得到一张有皮肤和五官的面貌复原图。最后,研究人员在屏幕左下方导入该案例的真实照片,通过比对可以看出,除细节方面略有差异外,五官及面貌整体比例相似度高,可以做到“可辨认”的程度,而且这整个过程可以在十几秒内完成。
  据周明全教授介绍,过去依靠雕塑家进行颅骨复原的时间基本在一个月左右,现在依靠计算机,大大节省了复原时间。在后期,研究人员对面貌复原图进行真实感处理,添加面部色彩和毛发,即可得出一张完整的面貌复原图。
  唐代公主展露“真容”
  2001年11月,西安市对唐太宗的孙女李倕公主之墓进行了考古发掘。2008年,陕西省考古研究院与北京师范大学文化遗产数字化保护与虚拟现实北京市重点实验室合作,对这位距今1200多年的公主进行复原。
  周明全教授的研究团队对公主的颅骨进行计算机断层CT扫描,运用相关平台重构出公主的三维颅骨模型。由于发掘时头骨的下颌骨残缺,周明全教授的研究团队通过头骨上部的形状和咬合,在数据库中选取了另一枚数据吻合的下颌骨进行拼接,得到了完整的公主头颅。再通过相关算法实现了面貌复原。复原面貌丰腴圆润、五官清雅,颇具唐代贵族风范,1200多年前的唐代公主终于向今人揭开了神秘的面纱。
  周明全教授笑道:“复原古代的颅骨,这项工作确实不好评定,因为谁都没有见过1000多年前的唐代公主的面貌,但是我们的复原方法得到了2000例左右的现代人面貌验证,相信对于唐代公主我们是可以实现较为真实的复原的。”
  除唐代公主外,该研究所还承接了包括柳江人头骨复原、南京猿人复原、秦代戏邑地区秦人颅骨复原等面貌复原研究。
  不同人种差别较大
  周明全教授和研究团队的杜国光博士进一步向记者解释了面貌复原和体质人类学中的面貌复原,以及与动物学中的复原之间的区别。周明全教授说,体质人类学中的颅骨复原是区域性和时代性的,目的往往是为研究某一种族的面貌以及附着信息,不要求、也很难做到展现个体的面貌特征。特别是远古人类很难保留着能够满足精确的面貌复原需要的颅骨,大多只遗留下小块的牙齿或其他颅骨部分。用于复原的颅骨,大多是同一人种中多人的颅骨拼接而成的,通过复原展现其种族面貌特征和进化信息。而该研究所主要是基于现代人的复原,强调个性的复原,进而推广到考古学领域,能够体现个体特征。
  杜国光博士则解释了动物复原和人类复原的显著差别。他说,动物复原中推论计算的成分较大,往往根据远古动物遗骨化石,以及根据所处气候、环境推理的肌肉原理,进而实现古代动物的复原。
  当问及蒙娜丽莎的原型——丽莎•盖拉蒂妮的遗骨面貌复原情况时,周明全教授表示还没有得到蒙娜丽莎复原方法的信息。周明全教授表示,他们收集的数据库中大多是蒙古人种(黄种人)的颅骨信息,与欧洲欧罗巴人种(白种人)区别较大,因而很难对“丽莎”的面貌进行较为精确地复原。不过,周明全教授表示,这种建数据库的方法是目前较为先进和准确的面貌复原方法,运用该方法完全可能将蒙娜丽莎的真容展现在今人的面前。