在美劇《犯罪現場調查》（CSI）和《識骨尋蹤》（Bones）中，神奇的法醫(yī)藝術家們可以通過顱骨重構死者生前相貌，幫助警方識別受害人身份，進而偵破案件。那么現實中的人像復原技術真的如此神奇嗎？這項技術又是如何發(fā)展起來的？
顱骨面貌復原技術發(fā)展簡史
人像復原，學名為顱骨面貌復原，也稱復顏法或復容法（facial reconstruction）。這是一種以顱骨為基礎，以人體頭面部解剖學規(guī)律為依據，通過繪畫、雕塑、計算機圖像等方式，以再現顱骨生前面貌為目的的技術。
1877年，德國解剖學家Schaffhausen最早提出了顱骨面貌復原的設想。1883年，德國學者Welcker首次對13具男性尸體頭面部的軟組織厚度進行了測定。軟組織厚度研究對于顱面復原來說極為關鍵，可以說顱骨決定了“神”，軟組織決定了“形”，好的顱面復原實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，德國學者His最先開展了顱骨面貌復原的實踐,復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的方法復原顱骨的生前面貌，是顱面復原技術應用開端的標志性事件。
巴赫遺?。ˋ）、巴赫肖像畫（B）與His所作的巴赫復原像（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，也對這位德國音樂大師進行容貌還原。相隔100多年，兩次復原的塑像哪個更像巴赫本人呢？有關巴赫的畫像只有一幅得以流傳，與之對比，2008年3D復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。
巴赫顱面復原步驟（A、B）、巴赫顱面復原像（C）與巴赫肖像（D） 來源：www.digitalmeetsculture.net
復原技術按類型可以分為兩種：二維復原和三維復原，其中三維復原技術更早出現。三維復原技術包括塑像法（雕塑和泥塑）和高分辨率的計算機三維圖像，巴赫的顱面部復原采用的就是雕塑三維復原方法。1916年美國紐約警方首次將這一技術應用于犯罪偵查。1939年前蘇聯著名學者格拉西莫夫首次對中國人標本進行了顱面復原。中國學者獨立開展此項工作始于20世紀50年代，吳汝康、吳新智和王存義等人對北京猿人的顱面復原。到了20世紀80年代初，顱面復原技術開始應用于我國的刑事偵查工作中。
吳汝康院士等人復原的北京猿人像 來源：image.baidu.com
傳統(tǒng)的塑像法復原過程大致有以下幾步：
1.在顱骨上找出對應的解剖學標志點，標志點處用標簽定位，這些標志點連在一起可以勾畫出一個人顱骨的大體輪廓。這一步驟可以在顱骨上直接進行，或者在石膏復制品上進行。
2.根據軟組織厚度數據，往顱骨表面貼對應厚度的泥條，粗線條的復原整個面部輪廓。軟組織厚度是容貌復原過程中的基本參數。
3.根據眼眶尺寸確定眼珠位置、形態(tài)和顏色；根據鼻骨的走勢，大致復原鼻梁走向；復原嘴唇時，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)較薄；耳朵屬于較難復原的部位，尤其是耳軟骨的具體形態(tài)。
4.平滑面部曲線，對細節(jié)部分做最后的完善。如根據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原時，應結合相關歷史文獻、時代風俗習慣。綜上，傳統(tǒng)塑像法三維復原雖然效果很好，但是效率比較低，更依賴于復原者的個人能力。
二維復原是基于死者生前照片和顱骨進行的復原，美國著名法醫(yī)藝術家Karen T·Taylor在上個世紀80年代率先使用了這項技術。二維復原的工作步驟是：在顱骨對應測點處插上表示軟組織厚度的標簽；對顱骨進行拍照，相片的大小要和顱骨真實大小等比例；然后將透明的牛皮紙蒙在照片上繪制出人物肖像畫。
隨著計算機技術的進步，類似的處理軟件可以幫助我們更快更細致地繪制出圖像來。需要指出的是，機器工作容易產生通用的畫像，手工繪制的圖像可能更為傳神。二維實際上是三維復原的簡化版，雖然提高了復原速度，但會丟失很多信息，實際效果大打折扣，很難說是技術上的進步。
法醫(yī)藝術家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，計算機技術的飛速發(fā)展為面貌復原提供了更好的三維可視化開發(fā)平臺。技術的發(fā)展讓復原工作者告別了60、70年前手段粗糙的年代，復原可以更加地精確。計算機輔助復原技術逐漸發(fā)展成一門獨立的交叉學科——顱面形態(tài)信息學。隨著超聲波、CT等技術手段的推廣，三維復原方法得到了廣泛地應用，但是在顱骨模型上運用解剖學知識進行復原的技巧，無疑仍是法醫(yī)藝術家們的一項基本功，對于復原工作來說，“沒有最像，只有更像”。
傳統(tǒng)三維復原步驟 來源：www.pinterest.com
計算機三維復原步驟 來源：www.zuup.com
顱骨面貌復原案例
考古復原中所使用的顱骨面貌復原技術來自于現代法醫(yī)人類學研究，該技術在考古學中多用于再現遠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。
天文學家哥白尼
2005年，波蘭考古學家澤茲·加索斯基領導考古小組在波蘭弗龍堡開展發(fā)掘工作，他們在位于教堂側面祭壇的樓梯下方發(fā)現一座墓葬，墓中出土了一個缺失下頜的顱骨。由于本次發(fā)掘工作的指向性很強，因此考古小組通過顱面復原技術復原了此人的相貌，復原結果與天文學家哥白尼的相貌很相似。
根據復原的相貌，此人長著鷹勾鼻，其他的相貌特征也與哥白尼的相似。體質人類學家進行年齡鑒定后，確定死者死亡年齡在70歲左右。而哥白尼于1543年去世，當時大約就是70歲。為了確定死者真實身份，遺傳學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進行了比較，對比結果證實，這具骸骨正是哥白尼本人。
哥白尼復原像 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屆數字考古國際會議上，北京師范大學周明全教授團隊展示了唐代公主李倕的顱面復原像。李倕的墓葬于2001年11月在西安郊區(qū)被考古人員發(fā)現，根據出土墓志記載，李倕是唐高祖李淵的第五代孫，病逝于唐開元二十四年，時年25歲。
與顱骨同出的還有頭冠殘件，頭冠的材質包括了金銀、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。出于保護的目的，考古人員將顱骨連同冠飾整體提取回實驗室，進行修復工作。經過中德專家歷時一年半的修復，成功提取了多達370個小部件，并根據古代文獻及唐代壁畫，采用虛擬工程技術復原了這件公主冠。根據復原圖，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。周明全教授的團隊通過CT對李倕顱骨進行了三維數字化，并且利用網格模型融合技術對顱骨進行了修補，最后根據現代人面部軟組織厚度的數據，成功復原了李倕的面貌。通過復原的效果圖，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原，是我國研究人員利用現代CT技術復原古代人像的成功案例之一。
唐代公主李倕的顱骨及復原像 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會教堂中。隨著宗教改革的推行，英國境內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謎。
2012年，理查三世的遺骸被萊斯特大學考古學家發(fā)現，發(fā)現地點是一個市政停車場。通過碳十四測年，認定死者死于1455年到1540之間，年齡鑒定為20至30多歲，通過歷史文獻資料查證以及與查理三世后裔DNA配對，考古學家們確定他們發(fā)現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，是一個不惜代價奪取王位的暴君，在倫敦塔謀害兄長愛德華四世的兩個兒子。從發(fā)現的遺骸來看，理查三世的遺骸確實有脊柱側彎的情況，尤其胸椎已經嚴重偏離了正常的解剖學位置。嚴格來說脊柱側彎和駝背并不是一回事，在醫(yī)學不發(fā)達的年代被認為是駝背也是很正常的。
在理查三世學會的資助下，蘇格蘭鄧迪大學的Caroline Wilkinson教授團隊借助3D掃描獲取的顱骨數據完成了理查三世的顱面復原工作。由于此時考古學家尚未確認遺骸的身份，Wilkinson教授僅把此次復原工作當作一次普通的法醫(yī)研究案例。復原的結果讓研究者吃驚，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。
理查三世遺骸 來源：www.dailymail.co.uk
理查三世復原像與畫像 來源：www.bbc.co.uk
顱面復原技術的局限和未來
盡管傳統(tǒng)顱面復原技術取得了很多的成績，但它也存在著不小的局限性，比如面部軟組織厚度的數據不足、復原方法不夠標準化以及主觀性等問題。而且考古領域的復原更多地帶有研究和展示的成分，復原結果也不能被驗證，因為我們無從得知年代久遠人物的容貌。
傳統(tǒng)復原手段的步驟 來源：www.pinterest.com
例如科學家們根據出土化石，嘗試復原了如海德堡人等古人類的面貌。進行這類復原的難度在于，無法取得古人類面部軟組織厚度的數據，只能參考現代人的數據進行復原；直立人演化到現代人過程中，膚色以及發(fā)色的分化時間沒有準確的定論，古人類的衰老過程與現代人也有所不同，因此發(fā)色、膚色和皺紋等細節(jié)更難以得到準確的復原。
海德堡人像貌復原過程圖 來源：commons.wikimedia.org
經過一百多年的發(fā)展，顱面復原技術愈發(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?，F代測量技術的發(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。新手段的應用不僅規(guī)避了社會倫理問題，同時能夠獲取大量真實可靠的活體數據，讓大數據在這一領域成為可能。
計算機三維可視化技術的應用也為顱面的三維重建提供了新的技術方向?；诳茖W獲取的海量數據，結合新的計算機三維可視化技術，能夠最大程度的減少誤差、提高效率。因此，計算機三維復原技術是顱面復原未來的發(fā)展方向。（文/郭林）
參考文獻
周明全等，《顱面形態(tài)信息學》，科學出版社，2016年。
張繼宗， 《法醫(yī)人類學(第2版)》， 人民衛(wèi)生出版社, 2009。
格拉西莫夫， 《從頭骨復原面貌的原理》，科學出版社, 1958。
鄂公網安備 42010302001612號 