文 圖/杜振遠

人骨顱面復原技術通過頭骨測量和一定的藝術手法來復原古人的面部。這一技術在考古學中的應用，為考古學研究提供了一個新的視角，是考古學家找尋歷史真相的有效途徑，也是公共考古學發(fā)展的重要推動力。

人 類骨骼遺存對研究人類的起源和發(fā)展、人種，還有古人生活方式、飲食結構、風俗習慣等有著不可替代的作用。成年人206 塊骨骼中，由23 塊骨骼組成的顱骨保留的這些信息最為豐富。體質人類學對顱骨進行觀察和測量，形成多組數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的對比，得到不同人種的差異。但僅靠數(shù)據(jù)不能形象表述人類典型特征和面貌，由此誕生了一項技術，在法醫(yī)人類學中這項技術被稱為人骨顱面復原，根據(jù)人體顱骨特征與面部特征之間的關系，用可塑性物質在顱骨表面雕塑，或用其他科技方法（計算機顱面三維掃描等）來重建生前面貌形象。

顱面復原技術分類

目前主流的顱面復原技術包括兩種，一種是手工顱面復原法，又分為二維素描法和三維塑像法；另一種是計算機輔助復原法，又分為計算機輔助二維顱面復原法和計算機輔助三維顱面復原法。

手工顱面復原法

手工顱面復原法是用人工的方式通過素描（二維）和塑像（三維）的方式來復原顱骨生前的面貌。二維素描法，先對顱骨進行清理和拼接，使其相對完整的放在法蘭克福平面上。然后對顱骨進行觀察和測量，判斷性別、年齡、種族，是否有外貌疾病或創(chuàng)傷，并記錄判斷結果。根據(jù)鑒定結果，選擇相應的面部軟組織厚度數(shù)據(jù)，并在顱骨上所對應位置上進行標記。多角度對其拍照。最后用透明的硫酸紙覆蓋在照片上，描繪出復原圖。

三維塑像法有好幾種，比如美國方法，以特征點處的面部軟組織厚度作為顱面復原的依據(jù)；俄羅斯方法，主要依據(jù)顱面的解剖學形態(tài)進行復原；曼徹斯特方法，綜合使用特征點處的軟組織厚度和頭面部的解剖結構。總的來說，三維塑像法的一般流程為：對顱骨進行清理和拼接；對顱骨進行觀察和測量，鑒定性別、年齡、種族、疾病或創(chuàng)傷等；翻制顱骨的石膏模型；在顱骨的石膏模型上按收集或測得的面部軟組織厚度用軟塑膠泥在相應部位上填充；根據(jù)眼眶、鼻骨、上下頜骨及牙齒的特點用軟塑膠泥復原眼、口、鼻、耳；根據(jù)遺物塑造頭發(fā)、眉毛、胡須等；最后，對整個塑膠泥像總體校正，使之盡可能反映生前面貌。

計算機輔助復原法

計算機輔助二維顱面復原法與素描法類似，由手工繪制變成計算機生成復原圖。先在軟件中進行顱骨形態(tài)測量和圖像處理，產(chǎn)生一個面部框架；再從軟件的系統(tǒng)庫中調取適合此顱骨形態(tài)的面部器官數(shù)據(jù)；最后將各個面部器官合成在顱骨圖像中。這樣產(chǎn)生的顱面復原圖比手工繪制的復原圖精確一些。

北京猿人三次復原像：① 吳汝康等人復原 ② 魏敦瑞復原 ③ 格拉西莫夫復原（吳秀杰、稅午陽：《從奇和洞人顱面復原看我們的祖先長什么樣》，《化石》2018 年第3 期）

計算機輔助三維顱面復原（包括CT 掃描或其他掃描）先對頭面部進行掃描，提取和建立三維模型；依據(jù)顱骨、盆骨和肢骨的形態(tài)特點，判斷其年齡、性別、種族等特征，分析面部五官和軟組織的厚度；從面部軟組織數(shù)據(jù)庫、面部五官數(shù)據(jù)庫中選擇合適的模型進行顱面部的復原。其難點在于對現(xiàn)生的頭骨和面部的數(shù)據(jù)收集、計算并生成現(xiàn)生模型，形成數(shù)據(jù)庫。此方法縮小了傳統(tǒng)手工測量的誤差，逐步取代了手工顱面復原技術。

在考古學中的應用

手工顱面塑像復原

最早使用手工顱面塑像復原法復原的是北京猿人。20 世紀30 年代，魏敦瑞先生對出土的北京猿人頭骨化石進行研究并嘗試復原顱骨面貌，著名雕塑家路西爾·斯旺女士制作了女性北京猿人復原像，使用北京猿人第11 號頭骨以及可能屬于同一頭骨的一塊左上頜骨和一塊硬腭，下頜骨則選用一塊屬于老年女性的下頜材料。復原面部軟組織時，魏敦瑞依靠?？嗽S德特所調查現(xiàn)生人的數(shù)據(jù)資料，對此進行數(shù)據(jù)調整。耳、眼、口、鼻復原時依靠一般化數(shù)據(jù)進行復原。

1939 年，格拉西莫夫嘗試復原男性和女性北京猿人，女性頭像是根據(jù)第2 號頭蓋骨復原的，復原時使用的軟組織厚度和眼、耳、鼻、口數(shù)據(jù)未說明。

1954 年，吳汝康、吳新智、王存義等人對北京猿人頭像再次復原，此次復原參考魏敦瑞所用材料，對魏氏復原軟組織中出現(xiàn)的問題進行修正，根據(jù)格拉西莫夫的《從頭骨復原面貌的原理》一書中介紹的方法復原。復原的頭像臉部上下較為寬闊，眼外角稍向下斜而非向上斜，鼻翼較寬而低，鼻尖較明顯，鼻根較窄，唇較薄，口裂位置較下，發(fā)際較高，頭發(fā)的波形更為明顯，表現(xiàn)出中年女性的形象。

玉門火燒溝男性顱骨復原（左崇新：《甘肅玉門火燒溝墓地男性頭像復原》，《史前研究》1985 年第2 期）

1979 年，王建軍和劉開渠以魏敦瑞修復的女性頭骨為基礎對北京猿人女性復原像進行了再次復原。

經(jīng)過前后4 次復原，北京猿人的面貌形象逐漸細化，更加深入人心。之后遠古人類的面貌復原主要有藍田人、馬壩人、金牛山人、大荔人、山頂洞人、柳江人、扎賚諾爾人、麗江人、半坡人女性、萬年仙人洞女性、賈湖男性、鎮(zhèn)江城頭山人等。

1976 年，甘肅玉門火燒溝遺址清理了300多座青銅時代的墓葬，獲得大批保存較好的人類骨骼。遺存可能屬于古代羌族的文化，為再現(xiàn)古代羌人面貌，考古專家選取M128 甲號頭骨進行面貌復原：首先對所選頭骨進行觀察和測量，鑒定出該頭骨具有較為明顯的男性特征，根據(jù)牙齒的磨損程度判斷其年齡為20—25 歲；隨后對該頭骨的面貌形態(tài)（顱面部、五官的基本形態(tài)、頭面部軟組織厚度設置）進行估計，其中軟組織厚度是根據(jù)貝克納測量的6 個現(xiàn)代男性中國人面部各處軟組織的平均厚度進行的預估；之后對頭骨部分殘缺進行修補；然后在頭骨上翻制石膏模型，將石膏模型放置在法蘭克福平面位置；將顳肌和咬肌塑造出來；對頭骨上粘貼各個軟組織特征點標記；在頭骨上用對應長度、厚度的泥條進行粘貼；進行眼、鼻、口、耳的復原；最后進行發(fā)型和服飾的復原。

依據(jù)以上的方法，學者將內(nèi)蒙古烏蘭察布盟察右前旗豪欠營遼墓契丹族人骨和廟子溝遺址出土的人骨進行顱面復原，形象地展示出少數(shù)民族的面部、服飾等特征。

計算機輔助三維復原

2002 年，吉林大學邊疆考古研究中心首次利用三維技術復原出老山漢墓女墓主的面貌。該墓主為西漢時期某諸侯王的一名30 歲左右的王后，顱骨修整后按照法蘭克福平面放置在定顱器上，用相機設定好固定的參數(shù)對顱骨進行拍照，以便照片明暗相同，得到的照片導入計算機，將顱骨照片調整為1:1，隨后放置在統(tǒng)一的坐標系中。之后對面部軟組織的厚度和眼、鼻、口、耳部復原，面部軟組織厚度的復原采用頭面部軟組織混同塑造法，并根據(jù)顱骨表面肌嵴的發(fā)育程度進行適當調整，這些操作都完全應用三維技術在顱骨建模上進行。最后對復原像進行后期三維處理。

運用計算機輔助三維復原的案例：① 老山漢墓女墓主 ② 東大井漢代鮮卑人 ③ 吐爾基山遼墓契丹貴族 ④ 臺灣南科人 ⑤ 西安唐李倕

老山漢墓女墓主的復原是由顱面的形態(tài)特征和歷史生活背景相結合得出的，透過復原的人像，我們不僅能看到臉部的面貌，還能看到西漢貴族女性的衣著與發(fā)式，能夠更切身感受考古學的魅力和歷史與科技的結合。

計算機輔助三維復原法具有更強的科學性，復原效果直觀生動，工作周期短，過程完全數(shù)字化。隨后多處遺址的顱骨面貌復原均用此種方法，如內(nèi)蒙古東大井漢代鮮卑人面貌復原、西安唐李倕面貌復原、內(nèi)蒙古吐爾基山遼墓契丹貴族面貌復原、奇和洞人面貌復原、臺灣南科遺址出土人骨面貌復原、山頂洞101 號男性頭骨面貌復原、安徽白鷺洲戰(zhàn)國墓M566 墓主面貌復原。其中復原奇和洞古人顱骨面貌時，提出了一種基于偏最小二乘回歸（一種有效的多元線性回歸方法，集成了主成分分析、典型相關分析、線性回歸分析的優(yōu)點）來計算顱面形態(tài)關系以及面貌統(tǒng)計形制模型約束的顱面交互復原方法，實現(xiàn)奇和洞人生前容貌基本形態(tài)的復原。

圖① 奇和洞人復原像

圖② 安徽白鷺洲M566 墓主人復原像

圖③ 山頂洞101 號男性復原像

其步驟為，先分別定義顱骨和面貌的模型，表示其平均顱骨和面貌模型，對于顱骨和面貌稠密點云進行剛性配準，隨后利用主成分分析法，建立現(xiàn)生人顱骨和面貌的統(tǒng)計形狀模型，得出顱骨和面貌之間的形態(tài)關系，利用偏最小二乘回歸法計算顱面形態(tài)關系。然后在要復原的顱骨上標定特征點，采用非剛性算法實現(xiàn)顱骨和現(xiàn)生人平均顱骨模型的非剛性變形，建立兩個顱骨之間的點云稠密對應關系。將要復原的顱骨的對應點與顱骨統(tǒng)計形狀模型中的平均顱骨模型進行對齊，進而計算主成分系數(shù)。最后依據(jù)顱面形態(tài)關系，計算復原面貌在面貌形態(tài)空間中的系數(shù)，得出復原面貌的三維模型。

在復原安徽白鷺洲戰(zhàn)國墓M566 墓主面貌時，考古人員就采用了這種方法。復原山頂洞101 號男性顱骨面部軟組織過程中，提出了一種基于面部軟組織分布和面貌統(tǒng)計形狀模型的形態(tài)分析方法，實現(xiàn)了顱面復原結果的評估。

在考古學中的作用

考古學致力于研究古代社會遺留下來的物質文化，并研究過去的人類與社會。顱面復原技術是考古工作者發(fā)掘古代遺物、證實和增補歷史信息、留存和發(fā)展古代歷史生活的一個重要載體，將歷史線索一步步探明，發(fā)掘歷史真相的有效方式，為考古學研究帶來新的視角和新的天地。該技術所利用的材料為頭骨，研究人的本身是人類骨骼考古學的范疇，故顱面復原技術對于人類骨骼考古學亦是十分有益的。著名的英國生物考古學家夏洛特·羅伯茨教授曾說：“我們每個人的身體都包含一副骨骼，我們想對自己的骨骼有更多的了解。”人類的容貌承載著豐富的信息，如性別、年齡、種族、飲食習慣、疾病等，通過顱面復原技術重現(xiàn)古人的面貌，對于這些方面的研究有著非常重要的價值。

同時，考古成果在向公眾展示中，使用可視化的手段是非常必要的，顱面復原技術有助于將考古成果向公眾更加清晰、全面地呈現(xiàn)出來，達到以史育人的目的。希望人像復原技術手段與考古學、人類學專業(yè)知識相結合，高效、準確地復原古人容貌，為考古學的發(fā)展注入新動力。但顱面復原技術還存在一些局限，如公式不同，得出的結果亦不同，準確性難以保證，且供復原的完整軟件不足，這些需要研究人員進一步攻克，得出更為簡單快捷的復原模式。