还原消失的“真相”

10月16日，英国广播公司（BBC）的纪录片《秦始皇陵的惊天秘密》中出现了这样一幅画面：一位科研人员手握三维扫描仪对新出土的文物碎片进行扫描。这位科研人员就是西北大学信息科学与技术学院李康老师。 
  据了解，纪录片中的文物碎片为近期在秦陵2号坑出土的颅骨。考古专家通过对这具颅骨进行“碳十四”鉴定和人类学分析，确定了该颅骨身份及特征。其中，数字化颅骨复原技术起到了至关重要的作用。 
  那么，什么是数字化颅面复原技术？它有什么应用价值？这一期让我们走进西北大学国家级教师耿国华带领的文化遗产数字化国家地方联合工程研究中心详细了解。 
  数字化颅面复原技术是以颅骨与面貌相互关系规律为科学依据，对人类颅骨进行面部容貌复原的技术，属于颅面形态信息学领域。在此次秦陵出土文物的研究中，西北大学研究者们首先使用3D扫描仪对部分保存状态相对较好的一具颅骨进行扫描，之后构建它的三维模型得到其准确的几何外观，随后通过3D打印技术，得到与实物比例为1:0.75的模型。最后，以该模型为基础在已经建立好的现代人数据库的基础上对颅骨面貌进行复原。 
  数字化颅面复原技术为考古研究带来了新的突破。CT技术的发展，使得获取活人的软组织厚度成为现实，工程中心研究人员创建了一个由2000多幅中国人类头部CT图像构成的医疗数据库，并在此基础上对颅骨进行复原。这次颅面复原并非工程中心的第一次尝试，在此之前，他们还成功复原过唐代李世民的重孙女——李倕公主的面貌。 
  另外，颅面复原技术在考古领域中不仅仅停留在“复原古人面貌”，更为考古学家后续的研究提供了技术支持。 
  以往一般文物出土后会经过一系列的技术修复和保护，然后展出或入库，不可能长时期放置在实验室中。工程中心与文物保护部门合作，对秦陵及其他文物部门出土的碎片、颅骨等考古文物经过初步保护完成之后，用三维数字化设备采集下文物的信息。这个过程相当于在计算机中保留一个文物的1:1高精度的虚拟三维实体。后期如果考古学家要对文物进行进一步的研究或分析，都可以在虚拟的三维数据集的基础上完成。处理完成之后，还可以将虚拟数据利用三维打印技术呈现出来。通过这种技术，考古学家可以轻松实现“由实到虚再由虚到实”的过程，改善或提升研究的条件及效果。 
  颅面形态信息学除了颅面复原技术之外，还包括颅相重合等系列技术研究。西北大学在该领域取得了系列研究成果。 
  颅相重合技术的一个重要用途就是对无名尸源进行身份认证。目前，中心已经完成全国多地公安机关报送的无身源颅骨的面貌复原68例。同时，通过互联网平台，各地公安部门上传数据即可集中进行鉴定，不用将东西送到公安部物证鉴定中心。颅骨与照片的配对、三维与二维的配准极大地缩小了排查范围，在疑似的范围内基本可以准确辨别身份，极大提高了刑侦破案的效率。 
  颅面形态信息学在其他领域也有广泛应用。医学上开颅手术和颅骨修复，均需要掌握颅面形态和科学规律。现代整容人们试图改变面貌，弥补先天性缺失和后天性缺失及事故灾难造成的外伤，首先需要熟悉现有面貌和预测术后面貌。另外，在创意产业方面，依据颅面修复技术可以根据以前秦人、汉人应有的状态再复原出来相应的面貌应用在影视领域。 
  目前，团队正在研究汉长安城数字化建模虚拟复原。这是中心以中华文化遗产数字化传承、保护与传播技术的研发与工程化为主要目标，发挥陕西省、西北大学在文化遗产资源和保护技术科研方面的传统优势，开展的文化遗产数字化保护研发和应用工作。 
  我们期待更多新技术新手段的不断突破。（通讯员 张子璇 陈洋 申一杨 记者 张梅）