Traitement d'images scanographiques appliqué à l'étude tridimensionnelle de l'évolution de la forme du crâne humain

Gérard Subsol (1, 2, 3) , Bertrand Mafart (4, 5, 6) , Denis Méline , Alain Silvestre , M.A. de Lumley

1 Intrasense SAS
2 EPIDAURE - Medical imaging and robotics
3 ICAR - Image & Interaction
4 HNHP - Histoire naturelle de l'Homme préhistorique
5 HQMC - Les hominidés au quaternaire : milieux et comportements
6 L'Homme préhistorique : son évolution, son milieu, ses activités

We present an automatic method that allows one to visualize and analyze, in three dimensions, the evolution of the shape of the human skull from CT-Scan images. A first algorithm automatically extracts the crest lines from CT-Scan images of the skull of a modern Man and of a cast of a skull of a prehistoric Man. Those lines correspond to the salient lines of the skull surface. They will be used as landmarks to automatically find the homology points between the two skulls. Based on these couples of matched points, we compute a volumetric transformation that superposes the two skulls. This transformation can be interpolated to obtain intermediary transformations. We extract then a surface model of the skull of the modern Man and we apply successively the intermediary transformations to visualize the evolution of the sull between the prehistoric and the modern Man. We have applied this method to the skull of the Man of Tautavel, dated of about 450 000 years, and we present future applications in facial reconstruction and tridimensional morphometry.

Nous présentons une méthode automatique qui permet de visualiser et d'analyser, en trois dimensions , l'évolution de la forme du crâne humain à partir d'images scanographiques. Un premier algorithme extrait automatiquement des lignes de crête à partir des scanographies d'un crâne d'un Homme moderne et du moulage du crâne d'un Homme préhistorique. Ces lignes correspondent aux lignes saillantes de la surface crânienne. Elles servent de repères à un algorithme de mise en correspondance pour trouver automatiquement les points homologues entre les deux crânes. A partir de ces points appariés, on calcule une transformation de l'espace qui superpose les deux crânes. Cette transformation peut ensuite être interpolée pour créer des transformations intermé-diaires. A partir de l'image scanographique, on extrait alors un modèle surfacique du crâne de l'Homme moderne auquel sont successivement appliquées les transformations intermédiaires pour visualiser l'évolution du crâne entre l'Homme préhistorique et moderne. Nous appliquons cette méthode au crâne de l'Homme de Tautavel, daté d'environ 450 000 ans, et nous présentons des applications futures en reconstruction faciale et en analyse morphométrique tridimensionnelle.

Mots clés: Crâne; scanographie; traitement d'images tridimensionnelles; lignes de crête; recherche automatique de correspondances entre points; morphométrie; analyse des déformations; reconstruction faciale; Homme de Tautavel

Domaines: Imagerie médicale; Modélisation et simulation; Imagerie; Traitement du signal et de l'image [eess.SP]; Traitement du signal et de l'image [eess.SP]

Gérard Subsol, Bertrand Mafart, Denis Méline, Alain Silvestre, M.A. de Lumley. Traitement d'images scanographiques appliqué à l'étude tridimensionnelle de l'évolution de la forme du crâne humain. Philippe Andrieux; Djillali Hadjouis; Anne Dambricourt-Malassé. L'identité humaine en question : Nouvelles problématiques et nouvelles technologies en paléontologie humaine et en paléoanthropologie biologique, Artcom, pp.92-101, 2000, Collection paléoanthropologie et paléopathologie osseuse, 978-2912741295. ⟨inria-00615850⟩