lunes, 24 de marzo de 2014

Reconstrucción facial digital - Test ciegos y aplicación práctica del protocolo

Hace poco publicaba Cicero Moraes en su web un interesante artículo sobre unos test ciegos que indican el grado de precisión que pueden tener las reconstrucciones o aproximaciones faciales realizadas con Blender siguiendo determinado protocolo. Os presento aquí este artículo íntegro traducido porque me parece muy importante para entender las posibilidades de esta técnica de reconstrucción virtual.



Aprender a modelar un rostro en un ordenador no es una tarea fácil. En el mundo hay más de seis billones de personas y ningún rostro es igual a otro. Por más que un artista estudie, nunca conseguirá modelar todas las formas, nunca conseguirá dominar los complejos matices que todos tenemos en esta importante parte de nuestro cuerpo.

Incluso hablando de estas características tan distintas, confieso que no había reflexionado sobre este tema con la profundidad que merece antes de comenzar a trabajar con reconstrucción facial. En este caso, el artista o el científico que hará la reconstrucción casi nunca sabrá exactamente qué resultados va a obtener de la misma hasta que no vea el trabajo acabado. Cuanto más practica esta técnica y compara los resultados con la apariencia de el individuo en vida, más se da cuenta de que no puede parar de estudiar.



Existen profesionales en este área que son excelentes reconstructores de caucasianos, negroides o malayos. Dificilmente un artista/científico es bueno reconstruyendo a todos nuestros ancestros. ¿La razón? Simple. Tras la complejidad de la forma de un rostro tenemos multitud de detalles que diferencian la imagen de nuestros antepasados. ¿Podrías describir qué diferencia un nativo japonés de un aborigen brasileño? Y, más allá de describirlo, ¿podrías dibujarlo? Además de dibujarlo, ¿podrías crearlo en 3D? Realmente no es nada fácil. Incluso cuando hablamos de gente conocida, como parientes o amigos, es difícil reconstruir mentalmente cada detalle de sus rostros. ¡Imagina tener que modelar todo ello únicamente con el cráneo como base!



Observaciones generales

A lo largo de estos años de estudio tuve la oportunidad de reconstruir rostros en test ciegos, donde recibía únicamente el cráneo, con los datos estimados de sexo, edad y ascendencia. Con esta información sobre la mesa aplicaba los conceptos estudiados y, etapa por etapa, modelaba una aproximación basada en datos estadísticos y anatómicos.



Desafortunadamente no puedo mostrar todos los casos, porque carezco de la licencia de imagen de algunos de ellos, pero en general fueron experiencias exitosas. A pesar de que el resultado no da un 100% de fiabilidad, los datos generados por las comparaciones muestran que los rostros modelados de forma digital no difieren mucho de aquellos llevados a cabo mediante técnicas científicas sobre los rostros vivos.

Existen muchas dificultades relacionadas con esa realidad heterogénea de la forma del rostro humano. Debido a esto es importante contar siempre con la ayuda de profesionales relacionados con las áreas de odontología, antropología forense y medicina. Tener acceso a libros y artículos sobre cirugía plástica puede ayudar bastante porque además de mostrarnos un punto de vista distinto al de los libros de anatomía clásica también ofrece una vasta literatura sobre ascendentes humanos.

Después de algunos estudios, he desarrollado un protocolo para la realización de reconstrucciones faciales mediante el uso de software libre. Este trabajo fue hecho en colaboración con el Dr. Paulo Miamoto y el Dr. Rodolfo Melani, ambos dentistas especialistas en Odontología Legal del Laboratório de Odontología Forense da Faculdade de Odontologia da Universidade de Sao Paulo (OFLAB-FOUSP). Uno de los principales aspectos del protocolo es que, una vez que un usuario tenga un entrenamiento básico en los software podrá dar sus primeros pasos en esta técnica gracias al seguimiento de las indicaciones del mismo. Otro dato importante es que el protocolo aborda desde la digitalización del cráneo a partir de tomografías/fotografías digitales a la finalización de la reconstrucción. El artículo puede ser encontrado en el siguiente link:




Pese a todo, es preciso tener experiencia en lo relacionado con el modelado de algunas regiones del rostro. Un problema clásico que afecta a las reconstrucciones faciales es el del área de los puntos craneométricos supra e subM2 (refiriéndonos a la zona localizada en los segundos molares), también conocido como problema de la "borrachera".

La nariz es otra parte difícil de la aproximación cuando hablamos de precisión volumétrica. Sin embargo, si seguimos los principales protocolos disponibles en las publicaciones, al menos conseguimos una proyección bastante cercana a la realidad.

El paso de los años también influye en la reconstrucción porque la piel humana se vuelve más laxa con la alteración de sus fibras colágenas a lo largo del tiempo. En los individuos de mayor edad, por ejemplo, existe una tendencia de leve inclinación de la nariz para abajo, influyendo en las proyecciones basadas en la literatura científica.

Estudios, colaboración y experiencia. Esta es la santa trinidad de una buena reconstrucción facial fuertemente comprometida con la imparcialidad.

Cómo funcionan los test ciegos

La gran mayoría de los trabajos aquí presentados fueron llevados a cabo en colaboración con el Dr. Paulo Miamoto.

  1. Inicialmente yo le envío el modelo 3D de un cráneo realizado mediante un CT-scan (o tomografía de rayos X)
  2. El Dr. Miamoto analiza el material y me informa, dentro de las limitaciones de los modelos 3D, de los parámetros que él estimaba que indican el perfil biológico del individuo, como el género, la edad o la ascendencia racial. Además, aportaba otra importante información como posibles lesiones ante-mortem, patologías y otras alteraciones dentocraneofaciales que pudieran causar modificaciones en la apariencia facial.
  3. Con estos datos sobre la mesa inicio el proceso de reconstrucción facial, esculpiendo los músculos principales del rostro y otras estructuras, así como la nariz y los labios a partir de las tablas de espesor de tejido (tissues depths tables).
  4. Tan pronto como finalizo el modelado básico del rostro envío el resultado al Dr. Miamoto. Después de un análisis preliminar para revisar los parámetros anatómicos, antropológicos y odontológicos, el trabajo es completado.
  5. Para realizar la comparación con el verdadero rostro del individuo, se exporta el modelo 3D de la piel del sujeto del programa de la tomografía. Este modelo de la piel "real" y el modelo de la piel modelada son abiertos en un software de comparación de mallas. Los resultados se muestran en un mapa de colores, a modo de gráfico que representa cuantitativamente las diferencias de profundidad entre ambas. Cuanto más tiende el tono hacia el verde más se aproxima esta diferencia a los 0 mm. 


Conclusión

A pesar de nuestra gran satisfacción con los resultados obtenidos, somos cautelosos. Como hemos explicado más arriba, ejecutar bien el modelado de un grupo o ascendencia concreta no significa que la técnica esté dominada. No significa que el éxito acompañará siempre todos nuestros trabajos. Sólo tendremos una certeza más amplia si seguimos estudiando con profundidad el tema durante el resto de nuestros días. Hoy por hoy sabemos bien poco de todas las posibilidades que este mundo de la heterogeneidad facial nos puede ofrecer.

Agradecimientos

Al Dr. Marcos Paulo Salles Machado, por las oportunidades ofrecidas en torno a estudios relacionados con la reconstrucción facial forense. A la Dra. Adriana Dal'Acqua por los materiales de investigación y por las valiosas informaciones relacionadas con la geometría facial.


Autor: Cicero Moraes
Artículo original (en brasileño): http://www.ciceromoraes.com.br/?p=1632