Rekonstruktion des Gesichts von Robert the Bruce, dem König der Schotten: 3D-Scannen in Forensik und Archäologie

Face Lab, eine Forschungsgruppe der Universität Liverpool, setzt Artec 3D-Scanner für forensische und archäologische Studien, Installationskunst und den neuen Masterstudiengang „MA Art in Science“ ein.

Face Lab ist eine Forschungsgruppe der Liverpool School of Art and Design an der John-Moores-Universität in Liverpool. Sie führt forensische und archäologische Forschungsprojekte durch und berät Einrichtungen wie nationale und internationale Museen, gerichtsmedizinische Institute und die Polizei.

Mit 3D-Scanning und anderen modernsten Technologien führt Face Lab kraniofaziale Analysen durch, mit denen Leichen im Rahmen gerichtsmedizinischer Ermittlungen identifiziert oder die Gesichter historischer Persönlichkeiten nachgebildet werden. Das Team erzeugt Gesichtsbilder in Fällen, in denen die Körper der Opfer bereits in den Verwesungszustand übergegangen sind. Gemeinsam mit Archäologen versucht es herauszufinden, wie verstorbene Persönlichkeiten ausgesehen haben mögen, indem es ihre Gesichtszüge anhand von Schädelfunden und historischen Hinweisen rekonstruiert.

Die Forschungsarbeiten zur postmortalen Zersetzung, kraniofazialen Rekonstruktion, Gesichtsanimation sowie zu ethischen Fragen werden in einem hochspezialisierten Labor durchgeführt. Das Labor ist mit modernster Technik wie 3D-Scannern, 3D-Druckern und Software zur 3D-Modellierung, Texturierung, Animation und haptischen Rekonstruktion ausgestattet. Über öffentliche Veranstaltungen und weltweite Ausstellungen macht Face Lab seine Arbeit publik.

Auf einer Veranstaltung scannt Mark Roughley von Face Lab das Gesicht eines Besuchers

Wie Artec Spider zu Face Lab kam

Um den Artec-Scanner Spider und ein Artec-Akku zu kaufen, wandte sich Face Lab an Patrick Thorn & Co., dem Artec Gold Partner in Großbritannien. Artec Spider sollte den veralteten 3D-Handscanner ersetzen, da dieser eine geringere Auflösung hatte und keine Farben erfasste.

„Wir kannten Patrick schon von einer Demo, die in einer anderen Fakultät stattfand”, berichtet Mark Roughley, Forschungs- und Lehrassistent für Face Lab und den Studiengang „MA Art in Science”.

Nach Erteilung des Auftrags kümmerte sich Patrick Thorn persönlich um die Installation des Artec-Systems. Zudem führte er eine ausführliche eintägige Schulung zur Funktionalität des Scanners und der 3D-Scan- und Nachbearbeitungssoftware Artec Studio durch.

„Das Artec-System ist nicht nur nutzerfreundlich und präzise, es ist auch portabel. Und das ist sehr wichtig bei der Aufnahme menschlicher Überreste zur 3D-Gesichtsrekonstruktion – vor allem dann, wenn man zu Einsätzen auf der ganzen Welt gerufen wird. Der Artec-Akku ist dann ganz entscheidend”, erklärt Mark Roughley.

Ein Mitglied des Face Lab-Teams scannt die Überreste des „Liffs Low Man“ im Buxton-Museum

Als sehr attraktiv stufte das Face Lab-Team die Möglichkeit der Farberfassung ein, besonders für die Forschungen zur Gesichtsanimation. Denn 3D-Gesichter mit wirklichkeitsgetreuen Farben gestatten es den Mitarbeitern, noch realistischere Animationen der Gesichter zu erzeugen. Face Lab baut zudem eine Datenbank mit 3D-Gesichtern und Körperteilen wie Ohren in realitätsgetreuen Farben auf. Ziel hierbei ist es, archäologische 3D-Gesichtsnachbildungen in 3D-Modellierprogrammen wie ZBrush mit realistischen Hauttönen zu versehen.

Artec Spider ermöglicht das schnelle und präzise 3D-Scannen menschlicher Schädel: eine Aufgabe, die bisher nur schwer zu bewerkstelligen war. Diese Funktionalität ist im Face Lab-Arbeitsprozess zur Darstellung von Gesichtern historischer Persönlichkeiten aber von entscheidender Bedeutung.

3D-Scan eines Gesichts mit realitätsgetreuen Farben, aufgenommen mit Artec Spider

Rekonstruktion des Gesichts von Robert I., König von Schottland

Erst 2014 gegründet, verzeichnen die Forscher von Face Lab bereits große Erfolge in der kraniofazialen Analyse. Das jüngste Projekt zur Darstellung des Gesichts von Robert I., auch Robert the Bruce genannt, König von Schottland von 1306 bis 1329, wurde in Zusammenarbeit mit der Universität Glasgow durchgeführt. Es begann mit dem 3D-Scan eines der wenigen existierenden Abgüsse des Schädels von König Robert, der vom Hunterian Museum in Schottland ausgeliehen wurde. Dies war der erste Schritt im Prozess der 3D-Gesichtsrekonstruktion, bei dem das haptische Modelliersystem des Face Lab-Teams zum Einsatz kam. Die Bilder von Robert I. stießen bei ihrer Veröffentlichung im Dezember 2016 auf internationale Beachtung und wurden in einer BBC-Dokumentation „Ceann an Righ” (Der Kopf des Königs) vorgestellt.

König Robert the Bruce: Die Phasen der Rekonstruktion. Fotos: Face Lab (LJMU) und Universität Glasgow

Inzwischen wurde der Spider-Scanner von Face Lab an den verschiedensten Orten in Europa und Großbritannien eingesetzt. Seine Portabilität gestattete es dem Team, menschliche Überreste vor Ort und in nur beschränkt zugänglichen Museumssammlungen zu scannen. Einige der rekonstruierten Gesichter, die anhand eines 3D-Scans mit Artec Spider erstellt wurden, sind nun im Bryggens-Museum in Norwegen, im britischen Buxton-Museum und am Trinity College in Dublin zu sehen.

Scannen für die Installationskunst

2015 kam es im Rahmen des weltweit ausgestellte „Heirloom”-Projekts zu einer Zusammenarbeit zwischen Face Lab und der Künstlerin Gina Czarnecki sowie Professor John Hunt. Zuletzt war das Kunstprojekt bei der Stiftung FACT (Foundation for Art and Creative Technology) in Liverpool als Teil der Ausstellung „No Such Thing as Gravity” zu sehen. Mithilfe von Artec Spider scannte Face Lab die Gesichter von Czarneckis Töchtern. Das Konzept der Künstlerin bestand darin, die Gesichter in Form von Bioglas auszudrucken und dann lebendige 3D-Portraits ihrer beiden Töchter zu erzeugen, indem sie auf den zerbrechlichen Glasgesichtern Zellen züchtete, die sie aus Speichelproben kultiviert hatte.

„Heirloom” von Gina Czarnecki und Professor John Hunt, 2017. Bild: FACT

2016 arbeitete Face Lab im Rahmen der Ausstellung „Undead Sun: We Put the World before You” am Middlesbrough Institute of Modern Art (MIMA) mit Jane und Louise Wilson zusammen, die für den Turner-Preis nominiert wurden. Face Lab scannte die Gesichter der Künstlerinnen (und eineiigen Zwillinge) und erzeugte anhand dieser 3D-Daten Animationen, die ineinander übergingen, so dass ein Gesicht mit dem Mittelwert der Züge von Jane und Louise entstand. Dieser Clip wurde in ihrer Installation zusammen mit dem 3D-Druck eines künstlich erzeugten, von Wunden durchzogenen Durchschnittsgesichts gezeigt – Wunden, die das Leid der Soldaten im Ersten Weltkrieg symbolisieren sollten.

Jane und Louise Wilson: „We Put the World before You”, noch im Jahr 2016. Foto: Jane und Louise Wilson

Start des Studiengangs „MA Art in Science” an der School of Art and Design in Liverpool

Caroline Wilkinson, Mark Roughley und Kathryn Smith vom Face Lab-Team riefen 2016 an der Liverpool School of Art and Design ein Master-Programm mit dem Titel MA Art in Science ins Leben. Der Studiengang bietet Künstlern eine einmalige Gelegenheit, sich mit den Bereichen Gesundheit, Astrophysik, Sportwissenschaft, Technologie, Museen, IT, Medizin und Forensik zu beschäftigen. Teil des Programms sind praktische Übungen zum Thema 3D-Scannen im Face Lab-Labor und Schulungen für Artec Spider sowie der zugehörigen Software. Derzeit stehen zwei Studenten kurz davor, ihre Forschungsprojekte mithilfe der Artec-Produkte abzuschließen.

„Patrick Thorn und Artec haben uns exzellent betreut”, lobt Mark. „Wir haben Upgrades von Artec Studio durchgeführt, die den Scanvorgang bis hin zum fertigen Modell extrem vereinfacht haben. Das Update mit der Autopilot-Funktion macht das Ganze noch simpler – was für Studenten und andere Nutzer extrem wichtig ist.”

Mit Artec Spider aufgenommener 3D-Scan für eine 3D-Ohrenscan-Datenbank, die im Rahmen eines Studentenprojekts von „MA Art in Science” angelegt werden soll

„Dank Artec Spider können Face Lab und die Studenten des Master-Programms ‚MA Art in Science’ bisher unbekannte Bereiche der Kunst- und Wissenschaftsforschung erkunden und bei der Zusammenarbeit mit Künstlern und Museen ganz neue Wege gehen”, erläutert Mark. „Durch die Unterstützung von Artec und Patrick Thorn ließ sich die Artec-Lösung problemlos integrieren und wurde zu einem wertvollen Bestandteil unserer Prozesse. Sollten wir einen weiteren Scanner benötigen, werden wir uns auf jeden Fall wieder an sie wenden.“