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大唐公主長啥樣?_復原

  • 小白兔

  • 2018-11-15 18:21:55

1200年前的公主,誰也沒見過,你說你復原了,那到底是不是公主的原貌呢?

面對大眾這樣一個疑問,我們有責任來解釋一下,我們到底是怎樣來做這件事的,它的原理是什麼。

這就是我們要說的顱面復原技術。

從唐代公主相貌談起

耿國華,西北大學教授、文化遺產數字化國家地方工程中心主任。

大家好,我是西北大學計算機學科的耿國華。我們團隊研究顱面復原技術已經超過20年。今天的分享,我想從一個墓葬的故事開始。

2003年,西安一所高校搞基建,一不小心發現了一個墓葬群。在這裡邊有一個特別的墓,陪葬特別豐厚,而且衣冠格外光鮮。

這個墓的主人是誰呢?據墓誌銘記載,墓主人是唐高祖李淵第五代孫女李倕。她在唐玄宗開元二十四年病逝,年僅25歲,距今已有1200多年。

大家可能會有很多疑問,開元盛世的公主,為什麼25歲就早早離世?更感興趣的可能是接下來這個問題:大唐公主長什麼樣?

我們先來看看她的頭冠。這頂頭冠雖然已經散亂,但用到了金銀、綠松石、紅寶石、琥珀、珍珠、瑪瑙、象牙等珍貴材料。有學者認為,這套頭飾用盡了唐代可能用到的所有貴重灌飾材料。

德國巴伐利亞博物館和陝西省考古研究院的工作人員花了三年時間,完成了頭冠的物理復原,可以看到它的造型非常別緻。

飾品如此,那麼容貌如何呢?由於發掘出土時,李倕顱骨缺失下巴,所以公主面貌一直沒有得到復原。

直到2010年,陝西省考古研究院找到了我的先生周明全教授。我們團隊的顱面復原技術常年應用於公安刑偵,他們希望我們來試試看復原李倕的樣貌。

接到任務後不到20天的時間,李倕的面貌復原了。

我想大家可能馬上就有疑問了,我怎麼知道你復原的模樣就是準確的呢?人們常言畫鬼容易畫狗難,鬼誰都沒見過,所以怎麼畫它都是對的,沒辦法對證,相反畫狗就難多了。1200年前的公主,誰也沒見過,你說你復原了,那到底是不是公主的原貌呢?

面對大眾這樣一個疑問,我們有責任來解釋一下,我們到底是怎樣來做這件事的,它的原理是什麼。這就是我們要說的顱面復原技術。

顱面是人體最複雜的部位,“形”由顱骨決定,與生俱來,成年後終生不變。上面的軟組織,決定了“態”。顱面復原就是要做到“形態一致”,但做不到“形神兼備”。

所以顱面復原實際上就是以顱骨為基礎,以人體面貌解剖學規律為依據,再現顱骨的主人生前面貌的技術。而這項技術實際上已經有120多年的歷史了。

早在1877年的時候,德國解剖學家斯卡夫森就已經提出了顱骨復原面貌的設想。在早期的眾多嘗試中,最有意思的就是著名音樂家巴赫的顱面復原案例。

1895年,德國萊比錫市擴建聖約翰教堂,需要改造墓地。由於墓穴密集、棺木損壞,遷墳時許多白骨混在了一起,沒辦法分清哪一具是巴赫的遺骸。

於是人們從這一大堆的顱骨裡挑出了一個最像是巴赫的顱骨,然後求助於解剖學家His,希望由他來鑑定這是不是巴赫的顱骨。

顱面復原涉及到顱骨與軟組織兩個部分。大家可以摸摸看自己的臉,在不同的位置實際上皮下厚度是不同的,眉弓處會薄一些,而臉頰處會厚一點。顱骨是已知的,復原的難度在於軟組織的厚度不可知。

解剖學家His想出來一個辦法,也許可以從別的屍體上求得軟組織厚度的平均值。他選出24具男性屍體,在面部定出了15個特徵點,並測出了各點的軟組織厚度,再將這些資料和顱骨交給了雕塑家Seffner。

雕塑家實際上並不知道顱骨的主人是誰。他依據His的資料在顱骨上進行雕塑,沒想到結果與巴赫的肖像驚人地相似,從而證明瞭這就是巴赫的顱骨。這是顱骨面貌復原技術史上的第一例。

可以看到,軟組織的厚度是非常重要的一個參考值,那過去的專家怎麼取得呢?他們會把一根帶有刻度的銀針燒熱燒黑,再扎到新鮮的屍體上,接著再拔出來,留下的痕跡就是軟組織的厚度,就是這麼原始的辦法。

但這件事情難在需要新鮮的屍體,而且死者臉部不能變形,如果變形了扭曲了,厚度資訊就無效了。這種屍體很難遇到,樣本量非常地少。而且手工復原的過程得依靠有經驗的專家,週期長,難以推廣。這也是為什麼近年來逐漸用電腦來替代手工復原的方法。

這項技術最重要的應用,就是在公安刑偵領域。1916年,美國警察局首次把這種復原的技術用於犯罪的偵查。

1971年“九·一三”事件發生後,林彪專機在蒙古失事,最先趕到現場的蘇聯克格勃專家把疑似林彪、葉群的頭骨帶回了莫斯科。隨後,蘇聯宣佈林彪、葉群在事故中死亡。

克格勃是如何證實的?近年來公開的資料證明,對林彪、葉群的鑑定,也採用了基於顱骨的面貌復原技術和將顱骨與照片重合比照的顱像重合技術。

1980年左右,我們國家就開始把這項技術用在刑偵上。比如1987年的中原許昌案。案件中,犯罪分子謀財害命,把受害者殺害了以後碎屍百塊。公安局發現受害者遺骸後,經過物證中心復原了他的面貌,最後在社會公眾和科技手段的幫助之下迅速地破了案。

上個世紀8090年代,白骨案有增多的趨勢。無名屍首需要根據顱骨來複原被害者的面貌,案子一增多,工作量就大了,僅憑專家手工復原很難滿足那個時候的需求。

恰好在這個階段,1995年,我和丈夫周明全一起從法國回國,遇上了國家九五攻關專案。我們在法國學的是生物醫學影象處理,也熟悉計算機圖形學,因此我們就提出了一套基於醫學影象來做復原的方案。

方案一遞交,公安部的領導很認可,於是我們開始了跟公安部物證鑑定中心的合作。從此我們和一百多位博碩士研究生成了一群與顱骨打交道的人,一干就是20多年。

計算機顱骨面貌復原的過程究竟是什麼樣的呢?我們通過李倕復原的例子給大家說明一下。

首先我們拿來李倕的顱骨,放在CT機上掃描,再給它建個模,取個資訊。由於當時李倕的顱骨缺失下巴,我們就通過計算機修補了她的顱骨得到一個完整的模型,隨後在這個基礎之上“生長”出了公主的樣貌。

最關鍵的軟組織資料從何而來?在我們的顱面資料庫裡面,有2000多例現代人的資料,我們取出20到25這個年齡段的平均值,用這個資料來對應李倕的顱骨。

再加上華麗的頭冠,就得到了我們現在面前的這樣一個復原模型,這就是計算機顱面復原的簡單的過程。

我想大家還存在一些疑問,比如李倕公主是單眼皮還是雙眼皮?她嘴脣是薄還是厚?這個事咱顱骨不決定,它只能決定個框。

我們曾經嘗試過做睜眼的復原圖,但始終無法傳神地恢復唐代公主的神韻,所以最後選擇閉眼盛唐公主圖,眼神就留待大家去想象了。

那這復原得像還是不像?如何對證呢?我們就拿自己舉了個例子。我們將周教授的顱骨模型去做復原,結果拿出來大家一看,發現不太像。

我們請教了公安部的專家,他說你們用的都是一群20多歲學生的資料,周教授都45歲了,發福了,你們是不是應該拿他20歲的照片來對比看看?

結果我們把他20歲的照片翻出來一對比,大家說,還真像。

這項技術的關鍵有兩點,第一點就是,顱骨形態很複雜,不像規則體可以自動生成,如何把複雜的顱骨面貌作為可計算的物件,這就是我們建模在做的事。

第二,顱面庫的規模決定了復原的精度,20多年來我們一直在努力擴大樣本庫的規模。國際上的顱面庫規模大多只是三位數,而我們國家的資料庫已經達到2406人,屬於國際領先。

那麼這項技術還能用來幹什麼呢?

如果遇到一個無名的顱骨,要認證它的身份時,除了使用顱面復原,還可以用顱像重合技術。什麼叫顱像呢?顱就是顱骨,像就是照片。

我們可以把失蹤人口照片庫拿來,和顱骨的幾個關鍵點進行配準。經顱像重合可以迅速縮小排查範圍,再結合DNA技術精準確定死者的身份。

另外還可以應用到醫學整容領域。現在大家有時候想做一些微整,可能有些人喜歡瓜子臉,要尖下巴,要削一下骨,那就要改變顱骨了。以前人們在整容前無法看到整容後的效果,承擔著一定風險,現在通過計算機軟體模擬,就可以看到整容後的樣子,修正手術計劃。

我們還做了人臉變化預測,預測你20歲、30歲,一直到80歲慢慢變老的樣子。還可以實現胖瘦的預測,比如說你胖了以後是什麼樣子,你就可以看一看。

這項技術還可以應用在基於顱骨的體質人類學。這是2011年在福建漳平發現的一個奇和洞頭骨化石,距今有1萬年左右,是一個35歲的男性頭骨。

這個頭骨時間太長破損了,我們把它拼接起來複原,再用三維編輯,加上一些五官、皺紋、頭髮、鬍鬚,最後那張圖就比較直觀了。

除此以外,距今35萬年的南京人,距今5萬年的柳江人,以及距今6000年的三星村人等等,我們復原了一大批。大家不妨觀察一下這張圖,人類在進化的過程中,頭骨在逐步縮短、腦量變小、眼眶升高、鼻部變窄,古人類是緩慢地在向現代人進化。

這裡圖片看到的辛追夫人、樓蘭美女、老山漢墓主人的形象,都是手工復原的結果。現在發現的顱骨化石還有很多很多,這麼大的量,如果還是靠專家手工復原,不僅慢,還不準,還是計算機自動復原更好。

現在復原的結果都是二維的照片,大眾覺得不過癮,所以我們引入了3D列印的技術。我們近期就做了一對在秦始皇陵的秦男秦女的顱面復原。

這具女性骨骼是2016年秦陵二號坑發掘出土的遺存之一。在秦陵顱骨多為男性,女性顱骨較為少見。

她的顱骨發現時相對比較完整。這個墓有些特別,第一,她是坐葬的。為什麼呢?因為出土時整具骨骼疊加在一起,顱骨位於最上方。第二,她非常地年輕,年齡在15到20歲之間。

但她的身份到底是秦侍女還是秦嬪妃,尚有爭論。我們製作了3D列印的面貌復原模型,歷史人物有了直觀的形象,可以支援考古人員做進一步的研究,也可以引發公眾參與的熱情。

我們再來看秦男。這是在秦陵東部的上焦村發現的一個顱骨,它比較特別,在它的顳骨裡面有一個銅箭頭。

不僅如此,他的頭和身體還被分解了,被放進一個多層棺材中的寶物盒裡。據考古專家說,秦始皇死後不久有一場清洗運動,這個被葬的有可能是皇室人員。

他的陪葬特別的豐厚,有玉器、絲綢、青銅劍、金銀器等大量珍貴陪葬品。他大概是30歲上下,有橄欖型的眼睛,還有隆起的鼻子,看著還挺高貴,他是否真的是皇子呢?也留待研究。

我們通過計算機復原的古人顱面有很多,僅在秦陵兵馬俑館附近出土復原的疑似秦皇室、秦勞役顱骨就有23例。

1956年,蘇聯專家格拉西莫夫將傳統的顱面復原技術帶到了中國,一直沿用至今。2015年,俄羅斯派內務部的專家撒薩列娃來到中國,通過公安部找到了我們課題組,來學習我們的3D顱面技術。

從1956到2015,一算是60年,在這個甲子的輪迴裡,他們要來向我們學習了,這說明我們的顱面形態資訊學的先進性。這是一個科技的進步,我們將繼續砥礪前行。

來源:一席(ID:yixiclub)

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