在美劇《犯罪現(xiàn)場調(diào)查》（CSI）和《識骨尋蹤》（Bones）中，神奇的法醫(yī)藝術(shù)家們可以通過顱骨重構(gòu)死者生前相貌，幫助警方識別受害人身份，進(jìn)而偵破案件。那么現(xiàn)實(shí)中的人像復(fù)原技術(shù)真的如此神奇嗎？這項(xiàng)技術(shù)又是如何發(fā)展起來的？
顱骨面貌復(fù)原技術(shù)發(fā)展簡史
人像復(fù)原，學(xué)名為顱骨面貌復(fù)原，也稱復(fù)顏法或復(fù)容法（facial reconstruction）。這是一種以顱骨為基礎(chǔ)，以人體頭面部解剖學(xué)規(guī)律為依據(jù)，通過繪畫、雕塑、計(jì)算機(jī)圖像等方式，以再現(xiàn)顱骨生前面貌為目的的技術(shù)。
1877年，德國解剖學(xué)家Schaffhausen最早提出了顱骨面貌復(fù)原的設(shè)想。1883年，德國學(xué)者Welcker首次對13具男性尸體頭面部的軟組織厚度進(jìn)行了測定。軟組織厚度研究對于顱面復(fù)原來說極為關(guān)鍵，可以說顱骨決定了“神”，軟組織決定了“形”，好的顱面復(fù)原實(shí)例就是要做到神形兼?zhèn)洌虼薟elcker的這次研究具有開創(chuàng)性意義。
1895年，德國學(xué)者His最先開展了顱骨面貌復(fù)原的實(shí)踐,復(fù)原的對象是著名音樂家巴赫，這是世界上第一次嘗試用科學(xué)的方法復(fù)原顱骨的生前面貌，是顱面復(fù)原技術(shù)應(yīng)用開端的標(biāo)志性事件。
巴赫遺?。ˋ）、巴赫肖像畫（B）與His所作的巴赫復(fù)原像（C） 來源：www.mja.com.au
2008年是巴赫誕辰323周年，蘇格蘭鄧迪大學(xué)解剖與人類鑒定中心以博物館提供的銅制巴赫頭骨模型為基礎(chǔ)，也對這位德國音樂大師進(jìn)行容貌還原。相隔100多年，兩次復(fù)原的塑像哪個(gè)更像巴赫本人呢？有關(guān)巴赫的畫像只有一幅得以流傳，與之對比，2008年3D復(fù)原后的巴赫像擁有大眼睛，寬面龐，一頭茂密的銀發(fā)，與流傳下來的那幅肖像畫驚人的相似，或許更加接近巴赫本人的相貌。
巴赫顱面復(fù)原步驟（A、B）、巴赫顱面復(fù)原像（C）與巴赫肖像（D） 來源：www.digitalmeetsculture.net
復(fù)原技術(shù)按類型可以分為兩種：二維復(fù)原和三維復(fù)原，其中三維復(fù)原技術(shù)更早出現(xiàn)。三維復(fù)原技術(shù)包括塑像法（雕塑和泥塑）和高分辨率的計(jì)算機(jī)三維圖像，巴赫的顱面部復(fù)原采用的就是雕塑三維復(fù)原方法。1916年美國紐約警方首次將這一技術(shù)應(yīng)用于犯罪偵查。1939年前蘇聯(lián)著名學(xué)者格拉西莫夫首次對中國人標(biāo)本進(jìn)行了顱面復(fù)原。中國學(xué)者獨(dú)立開展此項(xiàng)工作始于20世紀(jì)50年代，吳汝康、吳新智和王存義等人對北京猿人的顱面復(fù)原。到了20世紀(jì)80年代初，顱面復(fù)原技術(shù)開始應(yīng)用于我國的刑事偵查工作中。
吳汝康院士等人復(fù)原的北京猿人像 來源：image.baidu.com
傳統(tǒng)的塑像法復(fù)原過程大致有以下幾步：
1.在顱骨上找出對應(yīng)的解剖學(xué)標(biāo)志點(diǎn)，標(biāo)志點(diǎn)處用標(biāo)簽定位，這些標(biāo)志點(diǎn)連在一起可以勾畫出一個(gè)人顱骨的大體輪廓。這一步驟可以在顱骨上直接進(jìn)行，或者在石膏復(fù)制品上進(jìn)行。
2.根據(jù)軟組織厚度數(shù)據(jù)，往顱骨表面貼對應(yīng)厚度的泥條，粗線條的復(fù)原整個(gè)面部輪廓。軟組織厚度是容貌復(fù)原過程中的基本參數(shù)。
3.根據(jù)眼眶尺寸確定眼珠位置、形態(tài)和顏色；根據(jù)鼻骨的走勢，大致復(fù)原鼻梁走向；復(fù)原嘴唇時(shí)，注意其厚度受緯度和地理環(huán)境影響較大，低緯度地區(qū)人群嘴唇較厚，高緯度地區(qū)較??；耳朵屬于較難復(fù)原的部位，尤其是耳軟骨的具體形態(tài)。
4.平滑面部曲線，對細(xì)節(jié)部分做最后的完善。如根據(jù)人骨出土地理位置等信息確定膚色、發(fā)色，骨骼鑒定年齡確定臉部皺紋多少。尤其是在做歷史人物復(fù)原時(shí)，應(yīng)結(jié)合相關(guān)歷史文獻(xiàn)、時(shí)代風(fēng)俗習(xí)慣。綜上，傳統(tǒng)塑像法三維復(fù)原雖然效果很好，但是效率比較低，更依賴于復(fù)原者的個(gè)人能力。
二維復(fù)原是基于死者生前照片和顱骨進(jìn)行的復(fù)原，美國著名法醫(yī)藝術(shù)家Karen T·Taylor在上個(gè)世紀(jì)80年代率先使用了這項(xiàng)技術(shù)。二維復(fù)原的工作步驟是：在顱骨對應(yīng)測點(diǎn)處插上表示軟組織厚度的標(biāo)簽；對顱骨進(jìn)行拍照，相片的大小要和顱骨真實(shí)大小等比例；然后將透明的牛皮紙蒙在照片上繪制出人物肖像畫。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，類似的處理軟件可以幫助我們更快更細(xì)致地繪制出圖像來。需要指出的是，機(jī)器工作容易產(chǎn)生通用的畫像，手工繪制的圖像可能更為傳神。二維實(shí)際上是三維復(fù)原的簡化版，雖然提高了復(fù)原速度，但會丟失很多信息，實(shí)際效果大打折扣，很難說是技術(shù)上的進(jìn)步。
法醫(yī)藝術(shù)家Karen T·Taylor的2D作品及與死者生前照片的對比 來源：en.wikipedia.org
到了21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為面貌復(fù)原提供了更好的三維可視化開發(fā)平臺。技術(shù)的發(fā)展讓復(fù)原工作者告別了60、70年前手段粗糙的年代，復(fù)原可以更加地精確。計(jì)算機(jī)輔助復(fù)原技術(shù)逐漸發(fā)展成一門獨(dú)立的交叉學(xué)科——顱面形態(tài)信息學(xué)。隨著超聲波、CT等技術(shù)手段的推廣，三維復(fù)原方法得到了廣泛地應(yīng)用，但是在顱骨模型上運(yùn)用解剖學(xué)知識進(jìn)行復(fù)原的技巧，無疑仍是法醫(yī)藝術(shù)家們的一項(xiàng)基本功，對于復(fù)原工作來說，“沒有最像，只有更像”。
傳統(tǒng)三維復(fù)原步驟 來源：www.pinterest.com
計(jì)算機(jī)三維復(fù)原步驟 來源：www.zuup.com
顱骨面貌復(fù)原案例
考古復(fù)原中所使用的顱骨面貌復(fù)原技術(shù)來自于現(xiàn)代法醫(yī)人類學(xué)研究，該技術(shù)在考古學(xué)中多用于再現(xiàn)遠(yuǎn)古人類或歷史名人的容貌，除了上文提及的巴赫以外，比較著名的還有以下幾例。
天文學(xué)家哥白尼
2005年，波蘭考古學(xué)家澤茲·加索斯基領(lǐng)導(dǎo)考古小組在波蘭弗龍堡開展發(fā)掘工作，他們在位于教堂側(cè)面祭壇的樓梯下方發(fā)現(xiàn)一座墓葬，墓中出土了一個(gè)缺失下頜的顱骨。由于本次發(fā)掘工作的指向性很強(qiáng)，因此考古小組通過顱面復(fù)原技術(shù)復(fù)原了此人的相貌，復(fù)原結(jié)果與天文學(xué)家哥白尼的相貌很相似。
根據(jù)復(fù)原的相貌，此人長著鷹勾鼻，其他的相貌特征也與哥白尼的相似。體質(zhì)人類學(xué)家進(jìn)行年齡鑒定后，確定死者死亡年齡在70歲左右。而哥白尼于1543年去世，當(dāng)時(shí)大約就是70歲。為了確定死者真實(shí)身份，遺傳學(xué)家分析了提取自骨骼牙齒中的DNA，并與在哥白尼書籍中找到的屬于哥白尼頭發(fā)的DNA進(jìn)行了比較，對比結(jié)果證實(shí)，這具骸骨正是哥白尼本人。
哥白尼復(fù)原像 來源：www.nature.com
哥白尼畫像 來源：en.wikipedia.org
唐代公主李倕
在2011年第39屆數(shù)字考古國際會議上，北京師范大學(xué)周明全教授團(tuán)隊(duì)展示了唐代公主李倕的顱面復(fù)原像。李倕的墓葬于2001年11月在西安郊區(qū)被考古人員發(fā)現(xiàn)，根據(jù)出土墓志記載，李倕是唐高祖李淵的第五代孫，病逝于唐開元二十四年，時(shí)年25歲。
與顱骨同出的還有頭冠殘件，頭冠的材質(zhì)包括了金銀、綠松石、紅寶石、琥珀、珍珠、瑪瑙、象牙等材料，冠飾由非常多的小部件組成。出于保護(hù)的目的，考古人員將顱骨連同冠飾整體提取回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行修復(fù)工作。經(jīng)過中德專家歷時(shí)一年半的修復(fù)，成功提取了多達(dá)370個(gè)小部件，并根據(jù)古代文獻(xiàn)及唐代壁畫，采用虛擬工程技術(shù)復(fù)原了這件公主冠。根據(jù)復(fù)原圖，我們可以看到這件公主冠的精美。
墓主人的顱骨除了下頜骨缺失外，其余保存較完整。周明全教授的團(tuán)隊(duì)通過CT對李倕顱骨進(jìn)行了三維數(shù)字化，并且利用網(wǎng)格模型融合技術(shù)對顱骨進(jìn)行了修補(bǔ)，最后根據(jù)現(xiàn)代人面部軟組織厚度的數(shù)據(jù)，成功復(fù)原了李倕的面貌。通過復(fù)原的效果圖，我們看到了一位秀麗端莊、雍容華貴的唐代公主形象。唐代公主李倕的容貌復(fù)原，是我國研究人員利用現(xiàn)代CT技術(shù)復(fù)原古代人像的成功案例之一。
唐代公主李倕的顱骨及復(fù)原像 來源：news.bnu.edu.cn
國王理查三世
1485年博斯沃平原之戰(zhàn)敗被殺后，理查三世的遺體被游街示眾，最后葬在萊斯特的圣方濟(jì)會教堂中。隨著宗教改革的推行，英國境內(nèi)大部分修道院都被夷為了平地，從此理查三世的墓穴的確切位置成了一個(gè)謎。
2012年，理查三世的遺骸被萊斯特大學(xué)考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)是一個(gè)市政停車場。通過碳十四測年，認(rèn)定死者死于1455年到1540之間，年齡鑒定為20至30多歲，通過歷史文獻(xiàn)資料查證以及與查理三世后裔DNA配對，考古學(xué)家們確定他們發(fā)現(xiàn)的就是查理三世的遺骸。遺骸上有10處傷口，均在死亡前后不久形成。頭骨背面有利刃劈傷痕跡，椎骨間插有一個(gè)帶刺的金屬箭頭，同史書記載的理查三世情況一致。
在莎士比亞筆下，理查三世丑陋、駝背，是一個(gè)不惜代價(jià)奪取王位的暴君，在倫敦塔謀害兄長愛德華四世的兩個(gè)兒子。從發(fā)現(xiàn)的遺骸來看，理查三世的遺骸確實(shí)有脊柱側(cè)彎的情況，尤其胸椎已經(jīng)嚴(yán)重偏離了正常的解剖學(xué)位置。嚴(yán)格來說脊柱側(cè)彎和駝背并不是一回事，在醫(yī)學(xué)不發(fā)達(dá)的年代被認(rèn)為是駝背也是很正常的。
在理查三世學(xué)會的資助下，蘇格蘭鄧迪大學(xué)的Caroline Wilkinson教授團(tuán)隊(duì)借助3D掃描獲取的顱骨數(shù)據(jù)完成了理查三世的顱面復(fù)原工作。由于此時(shí)考古學(xué)家尚未確認(rèn)遺骸的身份，Wilkinson教授僅把此次復(fù)原工作當(dāng)作一次普通的法醫(yī)研究案例。復(fù)原的結(jié)果讓研究者吃驚，近似女性的俊朗面龐與莎翁陛下丑陋的暴君形象相差甚遠(yuǎn)。
理查三世遺骸 來源：www.dailymail.co.uk
理查三世復(fù)原像與畫像 來源：www.bbc.co.uk
顱面復(fù)原技術(shù)的局限和未來
盡管傳統(tǒng)顱面復(fù)原技術(shù)取得了很多的成績，但它也存在著不小的局限性，比如面部軟組織厚度的數(shù)據(jù)不足、復(fù)原方法不夠標(biāo)準(zhǔn)化以及主觀性等問題。而且考古領(lǐng)域的復(fù)原更多地帶有研究和展示的成分，復(fù)原結(jié)果也不能被驗(yàn)證，因?yàn)槲覀儫o從得知年代久遠(yuǎn)人物的容貌。
傳統(tǒng)復(fù)原手段的步驟 來源：www.pinterest.com
例如科學(xué)家們根據(jù)出土化石，嘗試復(fù)原了如海德堡人等古人類的面貌。進(jìn)行這類復(fù)原的難度在于，無法取得古人類面部軟組織厚度的數(shù)據(jù)，只能參考現(xiàn)代人的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)原；直立人演化到現(xiàn)代人過程中，膚色以及發(fā)色的分化時(shí)間沒有準(zhǔn)確的定論，古人類的衰老過程與現(xiàn)代人也有所不同，因此發(fā)色、膚色和皺紋等細(xì)節(jié)更難以得到準(zhǔn)確的復(fù)原。
海德堡人像貌復(fù)原過程圖 來源：commons.wikimedia.org
經(jīng)過一百多年的發(fā)展，顱面復(fù)原技術(shù)愈發(fā)地成熟，在法醫(yī)和考古工作中發(fā)揮的作用也越來越大。現(xiàn)代測量技術(shù)的發(fā)展，如超聲波、CT和核磁共振，大大方便了軟組織厚度的測量。新手段的應(yīng)用不僅規(guī)避了社會倫理問題，同時(shí)能夠獲取大量真實(shí)可靠的活體數(shù)據(jù)，讓大數(shù)據(jù)在這一領(lǐng)域成為可能。
計(jì)算機(jī)三維可視化技術(shù)的應(yīng)用也為顱面的三維重建提供了新的技術(shù)方向?；诳茖W(xué)獲取的海量數(shù)據(jù)，結(jié)合新的計(jì)算機(jī)三維可視化技術(shù)，能夠最大程度的減少誤差、提高效率。因此，計(jì)算機(jī)三維復(fù)原技術(shù)是顱面復(fù)原未來的發(fā)展方向。（文/郭林）
參考文獻(xiàn)
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