Поставщик 3D-оборудования с 2010 года

3D-сканеры в антропологии: восстановление внешности по останкам черепа

Константин Иннокентьев

Инженер 3D‑сканирования, эксперт по метрологии

В 2019 году Globatek оснастил Институт этнологии и антропологии РАН несколькими 3D‑сканерами. Главная задача, для которой их используют, — сканирование останков черепов для точного восстановления внешности людей, взяв за основу «метод Герасимова».

В 2019 году Globatek оснастил Институт этнологии и антропологии РАН несколькими 3D‑сканерами. Главная задача, для которой их используют, — сканирование останков черепов для точного восстановления внешности людей, взяв за основу «метод Герасимова».

В 1940-х годах Михаил Герасимом разработал метод реконструкции внешности человека по останкам черепа. Он первым доказал, что таким образом можно добиться близкого портретного сходства. Созданные ученым образы позволили увидеть лица наших далеких предков. Метод Герасимова также используют в криминалистике, идентификации останков исторических личностей, физической антропологии, музейном деле.

В 1940-х годах Михаил Герасимом разработал метод реконструкции внешности человека по останкам черепа. Он первым доказал, что таким образом можно добиться близкого портретного сходства. Созданные ученым образы позволили увидеть лица наших далеких предков. Метод Герасимова также используют в криминалистике, идентификации останков исторических личностей, физической антропологии, музейном деле.

Михаил Герасимов за работой.

Михаил Герасимов за работой.

Как работает метод Герасимова

Изначально процесс восстановления внешности по методу Герасимова был полностью ручным и трудоемким. Он состоял из 4 основных этапов.

  1. Реставрация. Если череп состоял из фрагментов и плохо сохранился, его восстанавливали. Для этого использовалась воско-канифольная мастика.

  2. Краниометрия. Восстановленный череп измеряли с помощью специальных инструментов. Одонтология (изучение останков зубов) позволяла дополнить краниометрическое описание.

Как работает метод Герасимова

Изначально процесс восстановления внешности по методу Герасимова был полностью ручным и трудоемким. Он состоял из 4 основных этапов.

  1. Реставрация. Если череп состоял из фрагментов и плохо сохранился, его восстанавливали. Для этого использовалась воско-канифольная мастика.

  2. Краниометрия. Восстановленный череп измеряли с помощью специальных инструментов. Одонтология (изучение останков зубов) позволяла дополнить краниометрическое описание.

Процесс реставрации.

Краниометрия.

Процесс реставрации.

Краниометрия.

  1. Графическая реконструкция. С помощью диоптографа получали абрисы черепа в двух плоскостях. По абрисам проводили контурную реконструкцию: сначала наносили общие контуры лица и головы, затем выполняли чертеж схемы носа и рта, определяли расположение глазного яблока, добавляли ухо и определяли линию роста волос.

  2. Пластическая реконструкция. Выполнялась с помощью скульптурного пластилина. Сначала моделировали левую половину лица, затем реконструировали лицо целиком.

  1. Графическая реконструкция. С помощью диоптографа получали абрисы черепа в двух плоскостях. По абрисам проводили контурную реконструкцию: сначала наносили общие контуры лица и головы, затем выполняли чертеж схемы носа и рта, определяли расположение глазного яблока, добавляли ухо и определяли линию роста волос.

  2. Пластическая реконструкция. Выполнялась с помощью скульптурного пластилина. Сначала моделировали левую половину лица, затем реконструировали лицо целиком.

Графическая реконструкция.

Пластическая реконструкция.

Графическая реконструкция.

Пластическая реконструкция.

Как 3D-сканеры изменили технологию восстановления внешности

В 2019 году в Институте этнологии и антропологии РАН создана рабочая группа «3D-центр», оборудование для которой поставили специалисты компании Globatek. Задача подразделения — техническая поддержка проектов института при помощи 3D-сканирования и аддитивных технологий. Сегодня здесь используют современные сканеры для повышения точности антропологических исследований и восстановления внешности людей по останкам костей черепа.

Стоматологический сканер позволяет быстро получить высокоточные модели зубов при помощи бесконтактного 3D-сканирования. Такое устройство значительно упрощает процесс сбора материалов для изготовления слепков по сравнению с тем, как это делали в советское время.

Как 3D-сканеры изменили технологию восстановления внешности

В 2019 году в Институте этнологии и антропологии РАН создана рабочая группа «3D-центр», оборудование для которой поставили специалисты компании Globatek. Задача подразделения — техническая поддержка проектов института при помощи 3D-сканирования и аддитивных технологий. Сегодня здесь используют современные сканеры для повышения точности антропологических исследований и восстановления внешности людей по останкам костей черепа.

Стоматологический сканер позволяет быстро получить высокоточные модели зубов при помощи бесконтактного 3D-сканирования. Такое устройство значительно упрощает процесс сбора материалов для изготовления слепков по сравнению с тем, как это делали в советское время.

Ручной 3D-сканер Artec Space Spider используется для сканирования останков черепов в полевых условиях. С его помощью ученые получают точные модели костей, по которым затем выполняется реконструкция лица.

Например, благодаря Artec Space Spider непосредственно на месте раскопок были отсканированы более 60 черепов павших воинов Великой Отечественной войны для последующего опознания и реконструкции внешности.

Ручной 3D-сканер Artec Space Spider используется для сканирования останков черепов в полевых условиях. С его помощью ученые получают точные модели костей, по которым затем выполняется реконструкция лица.

Например, благодаря Artec Space Spider непосредственно на месте раскопок были отсканированы более 60 черепов павших воинов Великой Отечественной войны для последующего опознания и реконструкции внешности.

Процесс сканирования черепа с помощью Artec Space Spider.

Процесс сканирования черепа с помощью Artec Space Spider.

3D-сканер Artec Leo используют для получения моделей головы реальных людей. Время сканирования — всего 1 минута. Это позволяет собирать большие объемы данных для научного описания популяций.

3D-сканер Artec Leo используют для получения моделей головы реальных людей. Время сканирования — всего 1 минута. Это позволяет собирать большие объемы данных для научного описания популяций.

Применение 3D-сканеров позволило перенести все этапы реконструкции лица в виртуальную среду. Что не менее важно — сделать его бесконтактным, что помогает работать с самыми хрупкими образцами, не боясь их повредить.

Как работает цифровой метод

  1. На черепе отмечаются краниометрические точки для расстановки маркеров. Их набор соответствует определенному полу, возрасту и антропологическому типу.

  2. Моделируются вспомогательные схемы для реконструкции контуров носа и определения степени выступания глазного яблока.

  3. Моделируются жевательные, височные и ключично-сосцевидные мышцы — именно они во многом определяют общие контуры овала лица и форму шеи. Топография этих мышц имеет конкретную локализацию и места крепления к черепу — в отличие от мимических мышц и жировых мешков, которые имеют огромную вариативность и воспроизводятся только для “элегантности”.

  4. На основе всех этих данных создается общая сетка головы. Она является основой для реконструкции.

Применение 3D-сканеров позволило перенести все этапы реконструкции лица в виртуальную среду. Что не менее важно — сделать его бесконтактным, что помогает работать с самыми хрупкими образцами, не боясь их повредить.

Как работает цифровой метод

  1. На черепе отмечаются краниометрические точки для расстановки маркеров. Их набор соответствует определенному полу, возрасту и антропологическому типу.

  2. Моделируются вспомогательные схемы для реконструкции контуров носа и определения степени выступания глазного яблока.

  3. Моделируются жевательные, височные и ключично-сосцевидные мышцы — именно они во многом определяют общие контуры овала лица и форму шеи. Топография этих мышц имеет конкретную локализацию и места крепления к черепу — в отличие от мимических мышц и жировых мешков, которые имеют огромную вариативность и воспроизводятся только для “элегантности”.

  4. На основе всех этих данных создается общая сетка головы. Она является основой для реконструкции.

  1. Полученные компьютерные модели распечатывают на 3D-принтере для последующей работы. В Институте этнологии и антропологии РАН для этого используют FDM-принтер Raise 3D.
  1. Полученные компьютерные модели распечатывают на 3D-принтере для последующей работы. В Институте этнологии и антропологии РАН для этого используют FDM-принтер Raise 3D.

Пример: восстановление внешности мумий

3D-технологии позволяют осуществлять проекты, невозможные для выполнения традиционными методами. Например, сканеры и компьютерная томография помогли восстановить образы людей, чьи мумии хранятся в древнеегипетских саркофагах Пушкинского музея (совместный проект ИЭА РАН и НИЦ «Курчатовский институт»). Подобное междисциплинарное исследование древнеегипетских мумий проводилось впервые в России.

Пример: восстановление внешности мумий

3D-технологии позволяют осуществлять проекты, невозможные для выполнения традиционными методами. Например, сканеры и компьютерная томография помогли восстановить образы людей, чьи мумии хранятся в древнеегипетских саркофагах Пушкинского музея (совместный проект ИЭА РАН и НИЦ «Курчатовский институт»). Подобное междисциплинарное исследование древнеегипетских мумий проводилось впервые в России.

Если вам необходимо подобрать 3D-сканер для решения задач вашей компании, позвоните по телефону +7 495 646-15-33 или оставьте заявку — инженеры Globatek помогут вам с выбором и ответят на все вопросы.

Если вам необходимо подобрать 3D-сканер для решения задач вашей компании, позвоните по телефону +7 495 646-15-33 или оставьте заявку — инженеры Globatek помогут вам с выбором и ответят на все вопросы.

Подпишитесь на нашу рассылку

Один раз в месяц мы будем присылать вам подборку свежих статей о профессиональных 3D‑принтерах и 3D‑сканерах