Reconstructions faciales à partir d'images tridimensionnelles de crânes humains par recalage et modèle déformable pour l'identification de personnes

Facial reconstructions from three-dimensional images of human skulls by registration and deformable model for persons identification

• Auteur / Autrice : Adel Kermi
• Direction : Isabelle Bloch, Mohamed Tayeb Laskri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal et images
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris, ENST en cotutelle avec Université Badji Mokhtar-Annaba

Mots clés

Mots clés contrôlés

Identification des personnes

Reconstitution faciale

Résumé

Cette thèse porte sur le problème difficile de la reconstruction faciale à partir d’images tridimensionnelles (3D) de crânes humains considérés comme étant inconnus. Nous présentons une méthode de reconstruction faciale 3D informatisée originale reposant sur des techniques récentes d’imagerie médicale avec comme principaux objectifs la rapidité du traitement et l’élimination de la subjectivité en s’appuyant en particulier sur des critères mathématiques pour évaluer les résultats. Notre méthode est fondée sur une approche par modèle déformable contraint par la connaissance des épaisseurs des tissus mous en un certain nombre de points de repère caractéristiques. Elle s'appuie sur des cas connus de couples crâne /peau. La reconstruction faciale est réalisée en deux principales étapes. Une première étape de recalage de l'os de la tête connue sur l'os de la tête inconnue, puis une estimation de la peau inconnue déduite de ce recalage et d'informations anthropométriques sur les épaisseurs de peau en différents points de la surface. Des modèles déformables adaptés au problème, intégrant ces contraintes, ont été utilisés pour cela. Cette méthode a été testée sur treize ensembles de données crâne/peau issus d’IRM-3D de têtes d’individus enfants et adultes. Pour chaque reconstruction faciale, deux ensembles crâne/peau correspondant à une tête de référence et à une tête dont la peau est à reconstruire sont sélectionnés selon des caractéristiques anthropologiques similaires. Par cette méthode, nous obtenons des résultats encourageants. Les formes reconstruites restent des visages, visiblement acceptables, et sont relativement proches des visages réels.

This thesis addresses the difficult problem of facial reconstruction from three-dimensional (3D) images of human skulls, considered as unknown. We present an original 3D computerized facial reconstruction method based on recent techniques of medical imaging, where the main objectives are the processing speed and the elimination of the subjectivity by leaning particularly on mathematical criteria for evaluating the results. Our method is based on a model deformable approach constrained by the knowledge of soft tissues thicknesses, at a certain number of characteristic landmarks. It is based on known cases of skull / skin couples. The facial reconstruction is obtained in two main stages. A first registration step of the skull of the known head on the skull of the unkown head, and an estimation of the unkown skin is deducted from this registartion and anthropometric information about the skin thicknesses at different points of the surface. Deformable models adapted to the problem, integrating these constraints, have been used for that. This method has been tested on thirteen sets of skull/skin data, extracted from 3D-MRI of individual heads of children and adults. For each facial reconstruction, two skull/skin sets corresponding to a reference head and a head with unknown skin are selected according to similar anthropological characteristics. By this method, encouraging results are obtained. The reconstructed shapes remain faces, visibly acceptable, and are relatively close to the real faces.