Reconstrução forense 3D com software livre

Introdução

Não é de hoje que o homem tem fascinação por reconstruir aquilo que foi perdido ou aquilo que a sua intuição cientifica o impele a vislumbrar.

Basta olharmos para o passado e cruzar os mapas antigos com os atuais. Numa rápida passada de olhos vemos que o antigo e o novo se assemelham com impressionante precisão.

O mesmo se pode dizer dos dinossauros, onde um cientista, muitas vezes munido de uma ossada incompleta reconstitui aquelas mastodônticas e assustadores bestas que reinavam absolutas em tempos remotos.

Esse conhecimento técnico e essa capacidade de vislumbrar algo que foi, ou deve ser, também privilegiou a mais importante das espécies para nós, estou falando obviamente dos humanos.

O campo que trata dos bons e velhos Homo sapiens é o da reconstituição facial forense.

Mais do que trazer a luz as faces de antigos homens ou ainda nossos parentes longínquos, a reconstrução forense vem elucidando uma série de casos de polícia, que vão desde a aproximação de um rosto a partir de um crânio (completo ou não) até o envelhecimento de fotos de modo a atualizar a aparência de fugitivos da lei ou mesmo aquele ente querido que desapareceu há anos.

no images were found

E por fim, para o Homo sapiens do mundo opensource, a boa noticia é que podemos trabalhar essa reconstrução forense lançando mão de poderosos softwares desenvolvidos pela comunidade alinhada a esse pensamento aberto.

Segue um rápido roteiro de ferramentas úteis para a área que podem ser utilizadas com alto indice de sucesso para essa tarefa antropológica.

Obs.: Exemplo prático de reconstrução em um dia (Múmia Meresamun): http://www.ciceromoraes.com.br/?p=309

InVesalius

O Invesalius é um programa de reconstituição 3D de tomografias computadorizadas (TC). Através dele você poderá converter as fatias dessa tomografia em um modelo com várias camadas, podendo separar a pele, ossos, alguns orgão e eventuais corpos estranhos que aparecerem no objeto tomografado.

As imagens acima mostram várias formas de visualização de um arquivo DICOM, grosso modo uma sequência de imagens correspondentes a fatias de uma parte ou do corpo todo.

Um dos fatos que mais chamam a atenção desse excelente programa é que ele é desenvolvido aqui no Brasil. Isso mesmo! Além de ser opensource é tecnologia nacional, algo que muito nos orgulha.

Se você se interessou pelo programa, aconselho que dê uma lida no tutorial que desenvolvi para iniciantes, que explica dentre outras coisas, como funciona a tomografia e como importar uma malha selecionada no Blender 3D:

http://www.hardware.com.br/tutoriais/reconstrucao-3d-tomografias/

 

OSM-Bundler

Caso você não tenha acesso a arquivos de tomografia computadorizada, outra forma interessante e acessível de se conseguir um crânio escaneado em 3D é através de uma tecnologia chamada Structure from motion (SfM).

Munido de uma câmera fotográfica você tira fotos de vários pontos de vistas de um objeto e depois manda para um conjunto de programas converter essas imagens em uma núvem de pontos.

Quando bem configurado o resultado fica como o do vídeo acima.

Aqui um exemplo de uma conjunto de fotos utilizadas para compor uma nuvem de pontos. Perceba que os vértices respeitam as cores da face.

Site do OSM-Bundler: http://code.google.com/p/osm-bundler/

MeshLab

O resultado de uma reconstrução por SfM geralmente é uma nuvem de pontos. Para reconstruí-la de modo sólido, podemos lançar mão do Meshlab, um excelente editor 3D que importa e exporta um número realmente grande de arquivo tridimensionais.

Na imagem acima vemos um arquivo .PLY importado como uma nuvem de pontos obtido a partir de uma série de fotos em estudio, em seguida foi aplicado o a reconstrução de superfície tipo Poison. Por fim aplicou-se as cores dos vértices sobre os planes.

Site oficial do Meshlab: http://meshlab.sourceforge.net/

Blender 3D

O Blender é um software livre para modelagem e animação 3D. Com ele você terá um enorme poder de edição tridimensional, podendo reconstituir a pele, olhos, cabelos e demais características físicas de seu objeto de estudo forense.

no images were found

Sem perder o foco na precisão, o Blender aceita a exportação e importação de uma série de arquivos populares no meio 3D, possibilitando que se trabalhe em conjunto com uma ampla gama de softwares, livres ou não.

no images were found

A exemplo do InVesalius desenvolvi um tutorial de Blender para iniciantes:

http://www.hardware.com.br/tutoriais/novo-blender3d-iniciantes/

 

Gimp

Apesar de se tratar de um editor de imagens, o Gimp é um poderoso aliado no campo da modelagem 3D. Isso acontece por que muito do que vemos em uma bela imagem de uma face é fruto de um material com textura bem elaborada.

Entenda-se textura por um arquivo de imagem que pode dentre outras coisas dar uma cor ao objeto, alterar a forma como a luz reflete e até a característica do seu relevo, como vemos no uso do normal e do displacement.

Exemplo de normal map extraído da Wikipedia. Perceba que a primeira imagem da esquerda não conta com relevo levemente acidentado, o que já acontece na última depois de receber o normal map. No caso de uma face, o normal é o responsável pela aparência dos poros, cicatrizes e das ranhuras dos lábios.

 

Exemplo de displacement map extraído da Wikipedia.

Mais do que criar mapeamento, o Gimp servirá como tempero final de uma imagem, já que podemos fazer pequenas alterações de tonalidade, brilho e contraste na imagem final gerada pelo Blender, poupando preciosas horas de trabalho.

Um excelente tutorial para iniciantes no Gimp, composto por Razgriz, pode ser encontrado aqui:

http://www.hardware.com.br/tutoriais/gimp/

 

Palavras finais

De nada adianta você desejar fazer essas reconstruções sem ter estudado o seu funcionamento anteriormente. No meu caso, adquiri a obra Forensic Art and Illustration, da Karen T. Taylor. O livro serviu de base para os estudos de reconstrução. Mais do que isso, está me ajudando profissionalmente a incrementar meu conhecimento acerca dos músculos que compõe uma face, bem como as diferenças entre os tipos humanos.

Outro fato a registrar é que durante essa minha caminhada de reconstrução forense, me deparei com uma distribuição Linux voltada para a área de arqueologia o ArcheOS. Baseado no Debian e feito para sistemas de 32 bits, ele tem a incrível marca de oito segundos de boot (!!!) e um conjunto formidável de aplicações voltadas aos profissionais da área. A propósito, o vídeo do crânio é obra de um dos desenvolvedores desse sistema.

A quem interessar, o link oficial é esse:

http://www.archeos.eu

Espero que esse pequeno artigo tenha trazido a luz alguns conceitos que permeiam não apenas o forense, mas o 3D de forma geral.

Um grande abraço e os melhores votos de sucesso!