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(shí)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(guò)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(duì)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(zhǎng)期以來(lái)，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(guò)程，提出顱面形態(tài)信息學(xué)研究體系，推動(dòng)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(guó)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(zhǎng)周明全教授介紹，過(guò)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(guò)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(kù)，進(jìn)而掌握軟組織分布規(guī)律，然后請(qǐng)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(guò)，由于構(gòu)建傳統(tǒng)的軟組織庫(kù)時(shí)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(guó)，過(guò)去僅采用前蘇聯(lián)提供的數(shù)據(jù)庫(kù)，測(cè)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(duì)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(píng)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(guó)人顱面數(shù)據(jù)，構(gòu)建顱面數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括顱骨庫(kù)、面皮庫(kù)、五官庫(kù)和紋理庫(kù)，且數(shù)據(jù)測(cè)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(kù)。其次，對(duì)需要復(fù)原的顱骨進(jìn)行特征點(diǎn)標(biāo)定與測(cè)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(kù)相對(duì)比，運(yùn)用基于知識(shí)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(duì)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(zhǎng)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(guò)程的核心步驟。這些操作都是在計(jì)算機(jī)的相關(guān)平臺(tái)頁(yè)面上完成的。
記者在頁(yè)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(kù)中的人臉數(shù)據(jù)也分為相對(duì)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(yè)面的工具欄點(diǎn)擊幾個(gè)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(guò)比對(duì)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(gè)過(guò)程可以在十幾秒內(nèi)完成。