人类学学报 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (04): 659-670.doi: 10.16359/j.cnki.cn11-1963/q.2020.0055
税午阳1,2(), 张亚盟3,4, 吴秀杰5,6, 周明全1,2
收稿日期:
2020-07-15
修回日期:
2020-08-24
出版日期:
2020-11-15
发布日期:
2020-11-06
作者简介:
税午阳, 博士, 主要研究方向为计算机图形学、虚拟人类学, Email:基金资助:
SHUI Wuyang1,2(), ZHANG Yameng3,4, WU Xiujie5,6, ZHOU Mingquan1,2
Received:
2020-07-15
Revised:
2020-08-24
Online:
2020-11-15
Published:
2020-11-06
摘要:
山顶洞101号头骨化石是东亚地区保存最为完整的化石之一,是探讨东亚地区现代人起源的重要研究材料。本文依据数据集中现生人的面部软组织平均分布,提出了计算机三维颅面复原方法,实现了101号头骨生前面貌的预测复原。主要包括三个步骤:首先使用CT完成了101号男性头骨和下颌骨仿制模型的三维重建。然后,利用计算机技术将现生人的面部软组织分布作为101号头骨的面部软组织分布,实现了颅面虚拟复原,并采用手工绘画技巧再现了复原面貌的形态特征。最后,提出了一种基于面部软组织分布和面貌统计形状模型的形态分析方法,实现了颅面复原结果的评估。山顶洞101号头骨的复原面貌具有头部较长、额头前倾、眉弓粗壮等特征,与101号头骨的几何形态基本一致。该技术再现了更新世晚期人类的脑颅及面部的形态特征,为古人类颅面复原的研究提供了技术支持和参考资料。
中图分类号:
税午阳, 张亚盟, 吴秀杰, 周明全. 山顶洞101号男性头骨的三维颅面复原[J]. 人类学学报, 2020, 39(04): 659-670.
SHUI Wuyang, ZHANG Yameng, WU Xiujie, ZHOU Mingquan. The three-dimensional facial reconstruction of a male Upper Cave 101 skull[J]. Acta Anthropologica Sinica, 2020, 39(04): 659-670.
序号 (Index) | 特征点定义 (Landmark Definition) | 位置 (Position) | 序号 (Index) | 特征点定义 (Landmark Definition) | 位置 (Position) |
---|---|---|---|---|---|
1 | 鼻根点 | 正中矢状面 | 28 | 颧颌点 | 两侧特征点 |
2 | 鼻尖点 | 正中矢状面 | 29 | 颧骨点 | 两侧特征点 |
3 | 鼻棘点 | 正中矢状面 | 30 | 颧下点,上颌骨颧突下缘最向内 凹陷之点 | 两侧特征点 |
4 | 鼻棘下点 | 正中矢状面 | 31 | 从颧骨点向颧弓下缘的垂点 | 两侧特征点 |
5 | 上齿槽前点 | 正中矢状面 | 32 | 眶下孔 | 两侧特征点 |
6 | 下齿槽前点 | 正中矢状面 | 33 | 梨状孔中点,从眶下点引平行线与 梨状孔边缘的交点 | 两侧特征点 |
7 | 颏前点 | 正中矢状面 | 34 | 梨状孔下点,梨状孔最向下一点 | 两侧特征点 |
8 | 颏下点 | 正中矢状面 | 35 | 冠颞点 | 两侧特征点 |
9 | 眉间点 | 正中矢状面 | 36 | 额颞点 | 两侧特征点 |
10 | 眉间上点 | 正中矢状面 | 37 | 耳点 | 两侧特征点 |
11 | 额中点 | 正中矢状面 | 38 | 乳突上嵴最突出之点 | 两侧特征点 |
12 | 前囟点 | 正中矢状面 | 39 | 星点 | 两侧特征点 |
13 | 颅顶点 | 正中矢状面 | 40 | 乳突点 | 两侧特征点 |
14 | 人字点 | 正中矢状面 | 41 | 上齿槽外点 | 两侧特征点 |
15 | 枕外隆凸点 | 正中矢状面 | 42 | 喙突尖点 | 两侧特征点 |
16 | 下项线与枕外嵴交点 | 正中矢状面 | 43 | 下颌切记最低点 | 两侧特征点 |
17 | 枕骨大孔后缘点 | 正中矢状面 | 44 | 下颌角点 | 两侧特征点 |
18 | 颌额点 | 两侧特征点 | 45 | 髁突外点 | 两侧特征点 |
19 | 眶下点 | 两侧特征点 | 46 | 下颌支后点,下颌支后部边缘最向 内凹陷之点 | 两侧特征点 |
20 | 眶内点,眼眶内缘最向内一点 | 两侧特征点 | 47 | 下颌支前点,下颌支前部边缘最向 内凹陷之点 | 两侧特征点 |
21 | 眶上点,眼眶上缘最向上一点 | 两侧特征点 | 48 | 下第二臼齿齿槽向下颌边缘的垂点 | 两侧特征点 |
22 | 眶上点以上眉弓最突出一点 | 两侧特征点 | 49 | 颞前点,颞鳞最前部一点 | 两侧特征点 |
23 | 眶上点以上眉弓根部之点 | 两侧特征点 | 50 | 颞上点,颞鳞最上方一点 | 两侧特征点 |
24 | 眶外缘点 | 两侧特征点 | 51 | 第三前臼齿的齿槽点 | 两侧特征点 |
25 | 眶额颧点 | 两侧特征点 | 52 | 下第一臼齿的齿槽点 | 两侧特征点 |
26 | 颞额颧点 | 两侧特征点 | 53 | 颏孔 | 两侧特征点 |
27 | 颧点 | 两侧特征点 | 54 | 颏外点,下颌下部边缘从下颌颏突 向下颌体转折之点 | 两侧特征点 |
表1 颅骨特征点
Tab.1 Skull landmarks
序号 (Index) | 特征点定义 (Landmark Definition) | 位置 (Position) | 序号 (Index) | 特征点定义 (Landmark Definition) | 位置 (Position) |
---|---|---|---|---|---|
1 | 鼻根点 | 正中矢状面 | 28 | 颧颌点 | 两侧特征点 |
2 | 鼻尖点 | 正中矢状面 | 29 | 颧骨点 | 两侧特征点 |
3 | 鼻棘点 | 正中矢状面 | 30 | 颧下点,上颌骨颧突下缘最向内 凹陷之点 | 两侧特征点 |
4 | 鼻棘下点 | 正中矢状面 | 31 | 从颧骨点向颧弓下缘的垂点 | 两侧特征点 |
5 | 上齿槽前点 | 正中矢状面 | 32 | 眶下孔 | 两侧特征点 |
6 | 下齿槽前点 | 正中矢状面 | 33 | 梨状孔中点,从眶下点引平行线与 梨状孔边缘的交点 | 两侧特征点 |
7 | 颏前点 | 正中矢状面 | 34 | 梨状孔下点,梨状孔最向下一点 | 两侧特征点 |
8 | 颏下点 | 正中矢状面 | 35 | 冠颞点 | 两侧特征点 |
9 | 眉间点 | 正中矢状面 | 36 | 额颞点 | 两侧特征点 |
10 | 眉间上点 | 正中矢状面 | 37 | 耳点 | 两侧特征点 |
11 | 额中点 | 正中矢状面 | 38 | 乳突上嵴最突出之点 | 两侧特征点 |
12 | 前囟点 | 正中矢状面 | 39 | 星点 | 两侧特征点 |
13 | 颅顶点 | 正中矢状面 | 40 | 乳突点 | 两侧特征点 |
14 | 人字点 | 正中矢状面 | 41 | 上齿槽外点 | 两侧特征点 |
15 | 枕外隆凸点 | 正中矢状面 | 42 | 喙突尖点 | 两侧特征点 |
16 | 下项线与枕外嵴交点 | 正中矢状面 | 43 | 下颌切记最低点 | 两侧特征点 |
17 | 枕骨大孔后缘点 | 正中矢状面 | 44 | 下颌角点 | 两侧特征点 |
18 | 颌额点 | 两侧特征点 | 45 | 髁突外点 | 两侧特征点 |
19 | 眶下点 | 两侧特征点 | 46 | 下颌支后点,下颌支后部边缘最向 内凹陷之点 | 两侧特征点 |
20 | 眶内点,眼眶内缘最向内一点 | 两侧特征点 | 47 | 下颌支前点,下颌支前部边缘最向 内凹陷之点 | 两侧特征点 |
21 | 眶上点,眼眶上缘最向上一点 | 两侧特征点 | 48 | 下第二臼齿齿槽向下颌边缘的垂点 | 两侧特征点 |
22 | 眶上点以上眉弓最突出一点 | 两侧特征点 | 49 | 颞前点,颞鳞最前部一点 | 两侧特征点 |
23 | 眶上点以上眉弓根部之点 | 两侧特征点 | 50 | 颞上点,颞鳞最上方一点 | 两侧特征点 |
24 | 眶外缘点 | 两侧特征点 | 51 | 第三前臼齿的齿槽点 | 两侧特征点 |
25 | 眶额颧点 | 两侧特征点 | 52 | 下第一臼齿的齿槽点 | 两侧特征点 |
26 | 颞额颧点 | 两侧特征点 | 53 | 颏孔 | 两侧特征点 |
27 | 颧点 | 两侧特征点 | 54 | 颏外点,下颌下部边缘从下颌颏突 向下颌体转折之点 | 两侧特征点 |
图8 现生人的面貌模型和颅面复原模型在形状空间中的分布
Fig.8 The distributions of modern living human faces within our datasets and the reconstructed face of 101 skull in shape space
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