Reconstitution faciale par imagerie 3d : variabilité morphométrique et mise en oeuvre informatique

• Auteur / Autrice : Pierre Guyomarc'h
• Direction : Hélène Coqueugniot, Christine Couture
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Anthropologie biologique
• Date : Soutenance le 28/11/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Pessac, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : De la Préhistoire à l'Actuel : Culture, Environnement et Anthropologie (Talence)
• Jury : Président / Présidente : Gérald Quatrehomme
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Dutour, Pascal Murail, Yves Schuliar
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cristina Cattaneo, Dirk Vandermeule

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Reconstitution faciale

Mots clés libres

Reconstruction faciale

Anthropologie médico-légale

Morphométrie géométrique

Épaisseurs de tissus mous

Tomodensitométrie

Tivmi

Facial reconstruction

Forensic anthropology

Geometric morphometrics

Soft tissue depths

Computed tomography

Tivmi

Résumé

La reconstitution faciale a pour but de restituer le visage d’un individu à partir de la morphologie de son crâne. Cette technique est utilisée en anthropologie médico-légale pour apporter de nouveaux témoignages dans l’identification de restes humains. Les objectifs de thèse sont d’établir une base de données crânio-faciale 3D de Français grâce à l’imagerie médicale, de tester les règles traditionnelles de reconstitution, et de quantifier les corrélations morphologiques entre tissus osseux et cutanés. Des examens hospitaliers par scanner tomodensitométrique (18 – 96 ans ; sexe ratio 1,16:1) ont été traités avec le logiciel TIVMI pour reconstruire avec précision les surfaces osseuses et cutanées. Plus de 200 points de repère ont pu être positionnés sur 500 individus, en suivant un protocole précis (répétabilité et reproductibilité vérifiées). L’extraction de distances Euclidiennes a permis de tester plusieurs règles traditionnelles, et d’étudier la spécificité et la variabilité des épaisseurs de tissus mous. Parallèlement, les coordonnées 3D des points ont été analysées par morphométrie géométrique. Les covariations entre groupes de points osseux et cutanés ont pu être quantifiées, ainsi que les asymétries, allométries, et influences de l’âge et du sexe sur les variations de conformation. Ces résultats ont permis l’élaboration d’une méthode d’estimation de la position des points de repère du visage, et la création (en collaboration avec le LaBRI) d’un module de reconstitution faciale nommé AFA3D. Basé sur le principe de déformation d’un visage synthétique, ce logiciel restitue la forme la plus probable du visage en fonction de la position de 78 points crâniométriques.

Facial approximation aims at the production of a face based on the skull morphology. This technique is performed in forensic anthropology to bring new testimonies in cases of human remains identification. The goals of this research are to establish a database of French skulls and faces in 3D through medical imaging, to test traditional guidelines, and to quantify the morphological correlations between soft and hard tissues. Computed tomography exams, collected in French hospitals (18 – 96 years; sex ratio 1.16:1), were treated with TIVMI software to reconstruct accurately the bone and skin surfaces. More than 200 landmarks have been placed on 500 subjects, following a protocol which repeatability and reproducibility have been checked. The extraction of Euclidian distances allowed testing traditional guidelines, and studying specificity and variability of soft tissue depths. In parallel, the 3D coordinates were analyzed with geometric morphometrics. Covariations between groups of bone landmarks and groups of skin landmarks were quantified, along with asymmetry, allometry, and influences of age and sex on the shape changes. These results allowed for the creation of a method to estimate the position of skin landmarks, and for the development of a facial approximation module in TIVMI, called AFA3D (in collaboration with the LaBRI). Based on the warping of a synthetic face, this software renders the most probable face depending on the position of 78 cranial landmarks.