Las técnicas de Identificación Craneofacial, como la Superposición Craneofacial (SCF) y la Reconstrucción Craneofacial (RCF), entre otras, se basan en el uso de imágenes de la cara y del cráneo [1], ya sean 2D o 3D, para intentar establecer la identidad de un individuo. Históricamente, estos procedimientos se han llevado a cabo únicamente con fotografías debido a la inexistencia de las herramientas necesarias para la adquisición de imágenes tridimensionales [2], no obstante, en las últimas décadas, los avances y nuevos desarrollos en este campo han posibilitado tanto la obtención de modelos 3D de gran calidad, como la accesibilidad de esta tecnología para el público general. Debido a ello, en la actualidad es recomendable que las técnicas nombradas anteriormente se realicen partiendo de modelos post mortem 3D [3], y no de fotografías post mortem 2D, puesto que estos ofrecen toda una serie de ventajas a la hora de llevar a cabo los procesos de comparación y superposición AM-PM – posibilitando alinear, estimar la pose, escalar y ajustar la perspectiva del modelo para mejorar su coincidencia con la imagen AM –. 

Para la adquisición de imágenes tridimensionales en antropología, ya sea de cráneos o de caras, podemos utilizar distintos dispositivos – cuyas tecnologías de digitalización pueden ser muy variadas [4] –, según la tarea que desempeñe el profesional en cuestión. De entre todos ellos, son de especial interés para nuestro campo los escáneres de luz estructurada, pues presentan varias ventajas frente al resto de opciones disponibles, entre las que se incluyen su portabilidad y tamaño más compacto – aportándonos no solo una mayor flexibilidad de movimiento al realizar el escaneo, sino también la posibilidad de trabajar con bateria y por lo tanto sobre el terreno –; la versatilidad que ofrecen al poder ser utilizados tanto en trípodes, como manualmente con movimiento libre, incrementando, por lo tanto, el rango de tamaño de las muestras escaneables al no estar el campo de visión limitado a una posición fija [5] y, por último,su velocidad del escaneo, ya que esta disminuye considerablemente al compararse con las digitalizaciones realizadas mediante otras técnicas [6].

El proceso de escaneo con estos dispositivos resulta intuitivo y no requiere más que de una formación inicial básica, que nos ayudará a conocer mejor el escáner, el software asociado y sus posibilidades.  Esta capacitación variará ligeramente dependiendo de la marca o fabricante de nuestro equipo, no obstante y de manera general, conseguiremos un buen resultado siempre que sigamos una serie de pasos concretos durante el escaneado:

1. En primer lugar, es necesario comprobar que el escáner esté correctamente conectado y configurado con un ordenador, en el que además deberá estar instalado el software correspondiente. Tras esto, debemos realizar una calibración acorde al lugar de trabajo, ajustando valores como el rango de escaneo, la distancia focal y la resolución, siguiendo las instrucciones del fabricante. 

2. Estableceremos la zona de trabajo en un lugar que esté bien iluminado y nos aseguraremos de que no que no haya sombras que puedan afectar la calidad del proceso [7], colocando, después, el objeto a escanear en una base giratoria o en una superficie lisa dependiendo de la morfología y tamaño de este. Las bases giratorias – sean automatizadas o manuales – resultan de mucha utilidad ya que, al girar esta y no la persona encargada de manejar el escáner, permiten que se capture la geometría del objeto de manera más fluida, sin la preocupación de que se pierda el seguimiento de la pieza. Puede ser necesario combinar varios escaneos para una misma muestra – con y sin base giratoria, en diferentes posiciones e incluso con movimiento libre o con trípode – con el fin de adquirir información más detallada tanto de la zona apoyada en la superficie de escaneo, como de otras regiones problemáticas, pudiendo ser estas la región orbital, la apertura piriforme y los arcos zigomáticos en el caso de un cráneo.

3. El escáner comenzará a proyectar un patrón de luz estructurada – generalmente compuesto por motivos lineales o circulares, cuya geometría es perfectamente conocida – sobre el objeto tras cerciorarse de haber realizado la calibración previa. La cámara del escáner tomará imágenes del objeto iluminado con los patrones de luz proyectados, que contendrán información sobre la deformación de su diseño causada por la forma del objeto [8]. Más allá de capturar la geometría del objeto, existen en el mercado escáneres que registran su textura – mapa que vincula el color de cada píxel con su punto correspondiente de la superficie del modelo 3D – al poseer una cámara adicional.

4. El software del escáner procesará los datos después de capturar las imágenes y utilizará algoritmos sofisticados para analizar los patrones de deformación de la luz y reconstruir la forma del objeto en tres dimensiones, brindándonos una representación visual completa y detallada del modelo.

5. El modelo obtenido necesitará un post-procesado para eliminar artefactos no deseados – la base en la que se escaneó el modelo, objetos que interfirieron en la escena, etc.–,fusionar las mallas generadas en caso de que hayamos realizado más de un escaneo para la misma muestra y simplificar los polígonos del modelo final sin perder los detalles. Las herramientas para realizar este procesado suelen incluirse en los softwares del propio escáner, aunque también existen alternativas open-source, como MeshLab, Blender y otras. Una vez procesado el modelo, este se exportará en formato STL, OBJ o PLY. Los dos últimos son los más recomendables en trabajos antropológicos porque contienen tanto la geometría del objeto como su textura.

Durante el proceso de escaneo, si la calibración o las condiciones ambientales no eran las correctas, podemos encontrarnos con una serie de errores como la aparición de “ruido” o distorsiones en la malla; la falta de detalle en áreas complejas de alcanzar por el escáner, como el interior de las órbitas en el caso de un cráneo; la sobresimplificación de la geometría del objeto – provocando, por ejemplo, que las suturas craneales no se aprecien adecuadamente – o el tamaño excesivo de los ficheros generados, entre otros.

Dada las ventajas que nos ofrecen estos equipos, tanto por su reducida curva de aprendizaje, como por otras características, entre las que se incluyen su tamaño y portabilidad, así como su precio, recomendamos que, a la hora de escoger un dispositivo, este cuente con una precisión – desviación permitida para cada punto de la nube capturada con respecto a la posición real del objeto – de entre 0,05 y 0,1 mm; una resolución – distancia mínima entre los puntos escaneados, de manera que a mayor resolución, mayor densidad de la nube – de entre 0,1 y 0,25 mm y una velocidad de escaneo  – rapidez con la que el escáner captura los puntos – de entre 5 y 10 fps. Estándares como MEPROCS [9] hacen especial hincapié en la necesidad de que la precisión del escáner nunca sea superior a 1mm, al tiempo que recomiendan que el equipo cuente con un dispositivo de captura de texturas.

En Panacea estamos acostumbrados a trabajar con escáneres de luz estructurada y nos mantenemos al día con los últimos avances, desarrollos e innovaciones en digitalización y generación de modelos tridimensionales. A continuación adjuntamos un listado con publicaciones que puedes consultar para profundizar en el tema.

Si tienes otras dudas sobre el empleo de estos equipos en antropología y patología forense, no dudes en contactarnos y estaremos encantados de echarte una mano.

[1] C. Stephan, ‘Identificación craneofacial: técnicas de aproximación facial y superposición craneofacial’, 2009, pp. 304-321.
[2] M. Yoshino, ‘Superposición craneofacial’, en Identificación craneofacial, C. Wilkinson y C. Rynn, eds., Cambridge University Press, 2012, pp. 238-253. doi: 10.1017/CBO9781139049566.019.
[3] O. Ibáñez et al., ‘Marco MEPROCS para la superposición craneofacial: estudio de validación’, Leg. Med., vol. 23, pp. 99-108, 2016.
[4] M. T. Ross, R. Cruz, T. L. Brooks-Richards, L. M. Hafner, S. K. Powell y M. A. Woodruff, ‘Comparación de técnicas de escaneo tridimensional de la superficie para capturar la oreja externa’, Virtual Phys. Prototyp., vol. 13, no. 4, pp. 255-265, 2018.
[5] R. M. Ruiz, M. T. M. Torres y P. S. Allegue, ‘Análisis comparativo entre las principales técnicas de escaneo 3D: fotogrametría, escáner láser terrestre y escáner de luz estructurada en la imaginería religiosa: el caso del Santo Cristo de la Sangre’, ACM J. Comput. Cult. Herit. JOCCH, vol. 15, no. 1, pp. 1-23, 2021.
[6] J. Shan, Z. Li, D. Lercel, K. Tissue, J. Hupy y J. Carpenter, ‘Democratizando la fotogrametría: una perspectiva de precisión’, Geo-Spat. Inf. Sci., pp. 1-14, 2023.
[7] P. Rachakonda, B. Muralikrishnan y D. Sawyer, ‘Fuentes de errores en los escáneres 3D de luz estructurada’, en Dimensional Optical Metrology and Inspection for Practical Applications VIII, SPIE, 2019, pp. 25-37.
[8] J. Geng, ‘Imagen de superficie 3D con luz estructurada: un tutorial’, Adv. Opt. Photonics, vol. 3, no. 2, pp. 128-160, 2011.
[9] S. Damas, O. Cordón y O. Ibáñez, ‘Marco MEPROCS para la superposición craneofacial’, en Manual de superposición craneofacial: Proyecto MEPROCS, Cham: Springer International Publishing, 2020, pp. 139-152. doi: 10.1007/978-3-319-11137-7_8.
[10] ‘¿Cómo funciona el escaneo 3D con luz estructurada? | Soluciones profesionales de escaneo 3D | Artec 3D’. https://www.artec3d.com/learning-center/structured-light-3d-scanning (accedido el 28 de mayo de 2023).

[11] M. I. Huete, O. Ibáñez, C. Wilkinson y T. Kahana, ‘Pasado, presente y futuro de la superposición craneofacial: literatura y encuestas internacionales’, Leg. Med., vol. 17, no. 4, pp. 267-278, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.legalmed.2015.02.001.
[12] A. Norouzi et al., ‘Métodos, algoritmos y aplicaciones de segmentación de imágenes médicas’, IETE Tech. Rev., vol. 31, no. 3, pp. 199-213, 2014.
[13] R. C. Nightingale, M. T. Ross, M. C. Allenby, M. A. Woodruff y S. K. Powell, ‘Un método económico de escaneo facial clínico en 3D basado en smartphones’, J. Prosthodont., vol. 29, no. 9, pp. 818-825, 2020.
[14] E. Rakitina, I. Rakitin, V. Staleva, F. Arnaoutoglou, A. Koutsoudis y G. Pavlidis, ‘Una visión general de la tecnología de escaneo láser 3D’, en Proc. de la Conferencia Científica Internacional (Varna, Bulgaria), 2008.