Towards automatic non-metric traits analysis of skulls based on 3D models

Abstract

O propósito desta dissertação é a melhoria da aplicação CraMs e a análise craniométrica de modelos 3D através da quantificação e classificação de estruturas e características morfológicas. Uma oportunidade para o desenvolvimento deste projeto apresentou-se no ano de 2012 numa tentativa de colaboração com antropólogos, para criar uma aplicação que os ajudasse e facilitasse a realização de medições craniométricas e no processo de marcação de pontos. A aplicação permite ultrapassar alguns dos problemas existentes com os métodos manuais utilizados pelos antropólogos que podem criar resultados irregulares em medições e danificar os espécimes no seu manuseamento. Esta ideia levou ao desenvolvimento de um programa de computador, CraMs, no âmbito de duas dissertações de mestrado nos anos letivos de 2012-2014. Esta nova abordagem baseia-se na aquisição de modelos craniométricos usando um scanner 3D que depois, serão usados para fazer medições e análises normalizadas. O trabalho desenvolvido foca-se na abordagem dos problemas identificados pelos especialistas e na expansão das funcionalidades existentes a fim de criar novos métodos e melhorar a sua usabilidade. Os métodos acima mencionados centram-se na análise da morfologia das amostras e na extração das estruturas de forma uniforme, nomeadamente, a forma da abertura nasal, a depressão pós-bregmática, a espinha nasal anterior e a forma craniana para uma classificação padrão, com o objetivo de identificar a ascendência do indivíduo e o seu género.

The purpose of this dissertation work is to improve the CraMs application and the craniometric analysis of 3D models through the quantification and classification of structures and morphological characteristics. An opportunity for the development of this project presented itself in the year of 2012 in a collaboration with anthropologists, to create an application that would assist those performing craniometric measurements and in the process of marking points. The use of an application can improve some of the problems that exist with the manual methods used by anthropologists, that can create irregular results in measurements and can damage the specimens, while handling them. This idea led to the development of a computer application, CraMs, in the scope of two Master dissertations in the academic years 2012-2014. This new approach relies on the acquisition of craniums using a 3D scanner which will, afterwards, be used to make standardized measurements and analysis. The work developed concentrate in the issues identified by the specialists and in the expansion of the functionalities in order to create new methods and improve the usability. The methods mentioned above focus on the morphology analysis of the specimens and on extraction of the structures uniformly, namely the nasal aperture width, the anterior nasal spine, the postbregmatic depression and the cranial shape, for a standard classification with the purpose of identifying the individual ancestry and gender.