Your browser doesn't support the features required by impress.js, so you are presented with a simplified version of this presentation.

For the best experience please use the latest Chrome, Safari or Firefox browser.

Giornata di studi in onore
del prof. Franco Ugo Rollo

Ascoli Piceno
26 Nov. 2014
Volti in byte:
le tecnologie digitali per la ricostruzione dei volti del passato

Luca Bezzi (Arc-Team)
Il metodo tradizionale
1. Documentazione e replica 3D del cranio

3. Analisi osteometriche

4. Piazzamento degli Indicatori di Tessuti Molli

5. Ricostruzione del profilo

6. Modellazione di muscolatura e pelle

7. Calibrazione del modello con le fonti storiche

8. Vestizione
Dr. Maziar Ashrafian Bonab During Forensic Facial Reconstruction
at The University of Dundee-Scotland (Wikipedia)
Il metodo digitale
1. Documentazione 3D del cranio

2. Analisi osteometriche

3. Posizionamento sul piano di Francoforte

4. Piazzamento degli Indicatori di Tessuti Molli

5. Ricostruzione del profilo

6. Modellazione di muscolatura e pelle

7. Calibrazione del modello con le fonti storiche

8. Vestizione

9. Definizione dei dettagli

La documentazione 3D del cranio
Esistono diverse tecnologie a disposizione:
SfM e IBM
TAC
Structure form Motion e Image-Based Modeling

Nel 2009 Arc-Team è invitata al TOPOI exzellenzcluster di Berlino.
In questa occasione la ditta esegue i primi test di SfM/IBM applicata ai beni culturali.

I software
ArcheOS e l'universo FLOSS (Free/Libre e Open Source Software)
PPT è stato sviluppato da Pierre Moulon (Université Paris Est e Mikros Image),
con la collaborazione di Alessandro Bezzi (Arc-Team) per l'interfaccia grafica (PPT-GUI)
Il primo test
TOPOI  Löwe
Il funzionamento
Il processo si basa su fotografie scattate da posizioni diverse, stimando il grado di
spostamento dei punti in comune nelle diverse immagini
Il mesh-editign
MeshLab è un software sviluppato dal
Visual Computing Lab of ISTI - CNR di Pisa
SfM IBM e reverse engineerign
Validazione del metodo tramite procedure non convezionali legate alla cultura hacker
Processo di reverse engineering (Budapest Mumia Projekt)
Risultato originale
Risultato Arc-Team
Validazione del metodo per applicazioni antropologiche

Dr. Paulo Miamoto, Cicero Moraes

Acknowledgments 

Prof. Petra Urbanová
(Masaryk University, Brno, Czech Republic)
Prof. Rodolfo F. H. Melani
(University of São Paulo, São Paulo, Brazil)
Mikoláš Jurda
(Masaryk University, Brno, Czech Republic)

TAC e dati DICOM

In diversi progetti si ha la possibilità di accedere a dati DICOM da TAC.
In questi casi l'analisi dei resti antropologici è più approfondita.
(3D VS Voxel)

I software
ArcheOS e l'universo FLOSS (Free/Libre e Open Source Software)

InVesalius è un software sviluppato principalmente dal 
Renato Archer Information of Technology Center 
(Ministero di Scienza e Tecnologia del Brasile)

Il funzionamento
La Tomografia Assiale Computerizzata "sfrutta radiazioni ionizzanti (raggi X) e consente
di riprodurre sezioni o strati corporei del paziente e di effettuare elaborazioni 3D"
(Wikipedia)
TAC e reverse engineerign
Validazione del metodo tramite procedure non convezionali legate alla cultura hacker
Processo di reverse engineering (Field Museum)
Calibrazione con dati storici
TAC e reverse engineerign
E' necessario validare il protocollo con un continuo confronto metodologico, avvalendosi
di tutte le risorse disponibili
Le analisi osteometriche
Una volta ottenuto un modello digitale,
le analisi antropologiche non si discostano
da quelle tradizionali
Eventuale restauro digitale del cranio
In alcuni casi si rende necessario un restauro virtuale del cranio,
facilitato dalle operazioni simmetriche e booleane dei software 
di modellazione 3D (Blender)
La modellazione 3D
Il software: Blender
Posizionamento sul piano di Francoforte
Piazzamento degli indicatori di tessuti molli
Degreef et alii (2006)
Ricostruzione del profilo
Reconstructing the Shape of the Nose According to the Skull
Miroslav Prokopec, Douglas H. Ubelaker
Paper presented at the 9th Biennial Meeting of the International Association for Craniofacial Identification, FBI, Washington, DC, July 2000.
Metodo sviluppato da Galina Lebedinskaya (allieva di M. M. Gerasimov)
La validazione del metodo
Blind test effettuati su soggetti viventi
Deviazione tra i modelli analizzata con il software Cloud Compare
Aree critiche
In base ai blind test effettuati, le maggiori discrepanze sono state rilevate
nell'area delle guance
Sovrapposizione dei modelli in blender
Analisi della deviazione in Cloud Compare
La modellazione muscolare
Ottimizzazione e razionalizzazione della tecnica
Una volta modellata la muscolatura principale tramite l'uso di metaball in Blender, è
possibile adattarla mediante una deformazione anatomica a ricostruzioni successive
Affinamento della tecnica
E' possibile ottenere risultati più realistici attraverso specifici strumenti di modellazione,
come la modalità sculpt di Blender
La modellazione della pelle
Ottimizzazione e razionalizzazione della tecnica
Allo scopo di velocizzare e semplificare la tecnica, è stato elaborato un modello facciale
neutro.
Dimorfismo di genere ed età
Il modello neutro può essere deformato anatomicamente sul cranio per soddisfare le
necessità del dimorfismo di genere e di età
Dimorfismo individuale
Allo stesso modo il modello neutro può essere deformato per soddisfare i criteri anatomici
che determinano il dimorsfismo individuale 
Il modello glabro e con capelli
Al termine della ricostruzione del volto, vengono definiti due modelli principali:
 uno glabro ed uno con capelli 
Ulteriore razionalizzazione della tecnica
Grazie agli ultimi sviluppi del software MakeHuman è possibile semplificare e velocizzare
ulteriormente la tecnica.
I primi test effettuati nel 2014 hanno restituito risultati positivi, grazie alla nuova
possibilità di caricare immagini raster di base. Il software è inoltre perfettamente 
compatibile con Blender.
Ulteriore razionalizzazione della tecnica
Ulteriore razionalizzazione della tecnica
Uno sviluppo ulteriore del protocollo permetterà di ottenere ricostruzioni forensi facciali di
alta qualità, in minor tempo, senza la necessità di padroneggiare le tecniche di modellazione
tridimensionale
A sinistra un a ricostruzione facciale eseguita da un modellatore esperto in 8 ore;
a desta la stessa ricostruzione effettuata da un principiante in 20 minuti
La calibrazione con le fonti storiche
Il modello finale viene calibrato con le fonti storiche, archeologiche e mediche
La vestizione del modello
Nel caso di ricostruzioni storiche, l'aspetto del modello (acconciatura e vestiario) viene
calibrato in base all'epoca e alla cultura di appartenenza, mentre le caratteristiche fisiche
(colore dei capelli e degli occhi) sono impostate sull'ascendenza
Ricostruzioni di mummie egizie (periodo tolemaico e romano)
Ricostruzioni di mummia andina
La materializzazione del modello
Le tecnologie di stampa 3D permettono la materializzazione del modello a diversi
gradi di dettaglio
Msc. Mrcelo Oliveira (CTI - Brazil)
Kentstrapper
Fa)(a 3D
Un caso di studio
La ricostruzione facciale forense di S. Antonio da Padova
Il rilievo del cranio
Il rilievo è stato effettuato sul calco bronzeo eseguito da R. Cremesini nel 1981
Il calco di R. Cremesini
Si tratta di un reperto molto importante in quanto deriva dalla temporanea riconnessione
anatomica di cranio e mandibola, separati sin dalla prima ricognizione della tomba (1263)

MANDIBOLA
(reliquiario)
CRANIO
(tomba)
La scansione digitale
La scansione digitale è stata effettuata nel 2013 sul calco bronze eseguito da R. Cremesini
TECNICA

Structure from Motion
Image-Based Modeling
STRUMENTI

ArcheOS
Python Photogrammetry Toolbox
Il modello finale
La definizione dei dettagli
La collaborazione con il CTI e la stampa del modello
Grazie alla collaborazione con il Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer - CTI
(Ministério da Ciência e Tecnologia do Brasil) è stato possibile stampare il volto in 3D
Il ritocco artistico finale
Uno dei modelli materializzati è stato ridipinto dalla brasiliana Mari Bueno,
specializzata in arte sacra
Grazie per l'attenzione!
Credits:

Le tecniche ed i protocolli di ricostruzione forense presentati sono stati sviluppati
nel corso degli ultimi da una collaborazione spontanea nata sul del blog 
ATOR (Arc-Team Open Research)

http://arc-team-open-research.blogspot.it

Tra i principali autori vi sono (in ordine alfabetico)
Alessandro Bezzi (Arc-Team)
Luca Bezzi (Arc-Team)
Cicero Moraes (Arc-Team)
Paulo Miamoto (Universidade de São Paulo)

Use a spacebar or arrow keys to navigate