A face é a parte do corpo que mais sintetiza o ser humano e, para que seja entendida, vem sendo alvo de estudos dos mais diversos campos da ciência, incluindo a área da Identificação Facial Forense. A ciência responsável pelo estudo da face e de suas relações, denominada Cefalometria, apesar de exaustivamente estudada para o emprego clínico e radiográfico, principalmente por profissionais da Odontologia, ainda não foi padronizada e validada para o seu emprego em análises faciais sobre imagens e/ou fotografias. Em virtude do crescimento da produção tecnológica e automatizada da era em que vivemos, onde aparelhos com câmeras fotográficas acopladas fazem parte da vida corriqueira da grande maioria da população mundial, é necessário o desenvolvimento de metodologias que confirmem a objetividade, reprodutibilidade e confiabilidade de suas análises, principalmente para as áreas que exigem precisão e rigor técnico-científico, como a perícia criminal. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo propor uma metodologia de normatização na determinação de pontos cefalométricos para exames faciais exclusivamente baseados em imagens em norma frontal e definir quais são os pontos cefalométricos que apresentam maior e menor variabilidade de aferição, para possível aplicação na identificação humana. A parte experimental do estudo foi delineada em duas etapas: na primeira fase, foi utilizado o método convencional (cefalométrico clássico) para a descrição dos pontos anatômicos de referência; na segunda, o método fotoantropométrico proposto. Ambas as fases foram analisadas por cinco examinadores, os quais marcaram 16 pontos na topografia facial de 18 imagens, aleatoriamente escolhidas de um banco de imagens. Para todas as análises, foi utilizado um software desenvolvido pelo Serviço de 13 Perícias em Audiovisual e Eletrônicos do Instituto Nacional de Criminalística da Polícia Federal, denominado de SMVFace. Pode-se observar que houve uma grande redução da variabilidade dos pontos anatômicos após a adoção da descrição fotoantropométrica, principalmente para os pontos Alar, Endocanthion, Glabela, Gônio, Irídio Medial, Labial Superior e Zígio. Contrariamente, um ligeiro aumento na variabilidade dos pontos Chelion, Labial Inferior e Gnátio foi observado. Apesar do aumento na variabilidade desses pontos, a maioria das marcações foi realizada abaixo do erro aceitável preconizado por alguns estudos. Esses resultados demonstraram que, apesar de algumas limitações, a utilização da descrição fotoantropométrica proposta foi determinante para alcançar uma maior precisão das marcações dos pontos anatômicos de referência de forma geral / Face is the body part that most synthesizes the human being and, to be understood, has been targeted from different branches of science, including the Forensic Facial Identification area. The Cephalometry, science responsible for facial studies and their relationships, although extensively studied for clinical and radiographic employment, especially by dental professionals, it has not been standardized and validated yet for its use in facial images and/or photo analysis. Due to the growth of technology and automated production of the era in which we live, where camera-coupled devices are part of vast majority ordinary life of world population, methodologies development is necessary to confirm the objectivity, reproducibility and reliability of their analyzes, especially for areas that require precision and technical/scientific rigor as criminal expertise. In this sense, this research aimed to propose a standardization method in determining cephalometric points exclusively based on frontal view facial images and determine which points have higher and lower variability of measurement, for possible use in human identification. The experimental part of the study was drawn in two stages. In the first phase, the conventional method (classic cephalometry) was used to describe the reference anatomical points and, in the second, the proposed photoanthropometric method was used. Both phases were analyzed by five examiners who scored 16 points in facial topography of 18 images randomly chosen from an image database. For all analyzes, a software developed by the Expertise Service in Audiovisual and Electronics of the National Institute of Criminology, Federal Police, called SMVFace, was used. It could be observed that there was a large variability reduction of anatomical points after the photoanthropometry description adoption, especially for 15 Alar, Endocanthion, Glabella, Gonion, Iridium Medial, Upper Lip and Zigion points. In contrast, a slight variability increase of Chelion, Lower Lip and Gnathion points was observed. Despite the increased variability of these points, most markings are performed below the acceptable error advocated by some studies. These results demonstrate that, although some limitations, the use of the proposed photoanthropometric description was crucial to achieve greater accuracy of anatomical landmarks determination in general

A face é a parte do corpo que mais sintetiza o ser humano e, para que seja entendida, vem sendo alvo de estudos dos mais diversos campos da ciência, incluindo a área da Identificação Facial Forense. A ciência responsável pelo estudo da face e de suas relações, denominada Cefalometria, apesar de exaustivamente estudada para o emprego clínico e radiográfico, principalmente por profissionais da Odontologia, ainda não foi padronizada e validada para o seu emprego em análises faciais sobre imagens e/ou fotografias. Em virtude do crescimento da produção tecnológica e automatizada da era em que vivemos, onde aparelhos com câmeras fotográficas acopladas fazem parte da vida corriqueira da grande maioria da população mundial, é necessário o desenvolvimento de metodologias que confirmem a objetividade, reprodutibilidade e confiabilidade de suas análises, principalmente para as áreas que exigem precisão e rigor técnico-científico, como a perícia criminal. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo propor uma metodologia de normatização na determinação de pontos cefalométricos para exames faciais exclusivamente baseados em imagens em norma frontal e definir quais são os pontos cefalométricos que apresentam maior e menor variabilidade de aferição, para possível aplicação na identificação humana. A parte experimental do estudo foi delineada em duas etapas: na primeira fase, foi utilizado o método convencional (cefalométrico clássico) para a descrição dos pontos anatômicos de referência; na segunda, o método fotoantropométrico proposto. Ambas as fases foram analisadas por cinco examinadores, os quais marcaram 16 pontos na topografia facial de 18 imagens, aleatoriamente escolhidas de um banco de imagens. Para todas as análises, foi utilizado um software desenvolvido pelo Serviço de 13 Perícias em Audiovisual e Eletrônicos do Instituto Nacional de Criminalística da Polícia Federal, denominado de SMVFace. Pode-se observar que houve uma grande redução da variabilidade dos pontos anatômicos após a adoção da descrição fotoantropométrica, principalmente para os pontos Alar, Endocanthion, Glabela, Gônio, Irídio Medial, Labial Superior e Zígio. Contrariamente, um ligeiro aumento na variabilidade dos pontos Chelion, Labial Inferior e Gnátio foi observado. Apesar do aumento na variabilidade desses pontos, a maioria das marcações foi realizada abaixo do erro aceitável preconizado por alguns estudos. Esses resultados demonstraram que, apesar de algumas limitações, a utilização da descrição fotoantropométrica proposta foi determinante para alcançar uma maior precisão das marcações dos pontos anatômicos de referência de forma geral / Face is the body part that most synthesizes the human being and, to be understood, has been targeted from different branches of science, including the Forensic Facial Identification area. The Cephalometry, science responsible for facial studies and their relationships, although extensively studied for clinical and radiographic employment, especially by dental professionals, it has not been standardized and validated yet for its use in facial images and/or photo analysis. Due to the growth of technology and automated production of the era in which we live, where camera-coupled devices are part of vast majority ordinary life of world population, methodologies development is necessary to confirm the objectivity, reproducibility and reliability of their analyzes, especially for areas that require precision and technical/scientific rigor as criminal expertise. In this sense, this research aimed to propose a standardization method in determining cephalometric points exclusively based on frontal view facial images and determine which points have higher and lower variability of measurement, for possible use in human identification. The experimental part of the study was drawn in two stages. In the first phase, the conventional method (classic cephalometry) was used to describe the reference anatomical points and, in the second, the proposed photoanthropometric method was used. Both phases were analyzed by five examiners who scored 16 points in facial topography of 18 images randomly chosen from an image database. For all analyzes, a software developed by the Expertise Service in Audiovisual and Electronics of the National Institute of Criminology, Federal Police, called SMVFace, was used. It could be observed that there was a large variability reduction of anatomical points after the photoanthropometry description adoption, especially for 15 Alar, Endocanthion, Glabella, Gonion, Iridium Medial, Upper Lip and Zigion points. In contrast, a slight variability increase of Chelion, Lower Lip and Gnathion points was observed. Despite the increased variability of these points, most markings are performed below the acceptable error advocated by some studies. These results demonstrate that, although some limitations, the use of the proposed photoanthropometric description was crucial to achieve greater accuracy of anatomical landmarks determination in general

Esta tese é composta por três capítulos. O primeiro teve o objetivo de avaliar a acurácia e a semelhança da reconstrução facial forense computadorizada (RFFC) tridimensional realizada com softwares livres. As RFFC foram realizadas no programa Blender® a partir de tomografias do crânio, utilizando templates do MakeHuman®. A avaliação da acurácia foi feita no CloudCompare® que comparou a RFFC com a pele na tomografia, enquanto a avaliação da semelhança foi realizada no Picasa® utilizando fotografias dos participantes. Os resultados mostraram que do total de pontos que formam cada reconstrução, 63.20% a 73.67% apresentaram uma distância de -2,5 <= x <= 2,5mm entre a RFFC e a superfície da pele, enquanto a distância média variou entre -1,66 a 0,33mm. Duas das quatro reconstruções foram reconhecidas objetivamente pelo Picasa®. As RFFC realizadas utilizando esses softwares apresentam plausíveis níveis de acurácia e semelhança, portanto indicam valor para uso no campo forense. Os outros dois capítulos tiveram como objetivo avaliar a estabilidade métrica facial do mesmo indivíduo por meio da análise de fotografias tomadas em um intervalo de tempo de cinco anos. Trata-se de um estudo longitudinal realizado com fotografias frontais padronizadas de 666 indivíduos adultos divididos por faixa etária e sexo. Com o programa SAFF 2D foram marcados 32 pontos, cujas coordenadas foram utilizadas para calcular 40 medidas, sendo 20 horizontais e 20 verticais. Cada uma dessas medidas foi dividida pelo diâmetro da íris e assim foram obtidas razões iridianas. Os resultados mostraram que a maioria das razões não sofreu variação estatisticamente significante. As razões que tiveram maior variação foram aquelas da região do nariz e da boca. Quando se compara as faixas etárias entre si observa-se que a grande maioria das razões é diferente, mostrando a influência da idade nas dimensões faciais. Quando se compara a estabilidade dentro mesmo sexo observa-se que houve razões que diminuíram e outras aumentaram tanto no sexo feminino quanto no sexo masculino, enquanto outras variaram apenas em um dos sexos. Quando se compara a variação entre os sexos observa-se que a maioria das razões é diferente, mostrando o dimorfismo sexual das medidas faciais. A face passa por alterações métricas ao longo da vida em todas as faixas etárias, principalmente na região do nariz e boca, com maiores diferenças após os 60 anos. Além disso, algumas medidas faciais são mais influenciadas pelo sexo do que outras. Entretanto, a maioria das medidas levantadas se mantem relativamente estáveis dentro de um período de 5 anos tanto em relação ao sexo quanto a idade. / This thesis contains three chapters. The aim of the first chapter was to evaluate the accuracy and recognition level of three-dimensional (3D) computerized forensic craniofacial reconstruction (CCFR) performed in a blind test on open-source software using computed tomography data from live subjects. The CCFRs were completed using Blender® with 3D models obtained from the computed tomography data and templates from the MakeHuman® program. The evaluation of accuracy was carried out in CloudCompare®, by geometric comparison of the CCFR to the subject 3D face model (obtained from the CT data). A recognition level was performed using the Picasa® with a frontal standardized photography. The results were presented from all the points that form the CCFR model, with an average for each comparison between 63.20% and 73.67% with a distance -2.5 <= x <= 2.5 mm from the skin surface and the average distances were 1.66 to 0.33 mm. Two of the four CCFRs were correctly matched by the Picasa® tool. Free software programs are capable of producing 3D CCFRs with plausible levels of accuracy and recognition and therefore indicate their value for use in forensic applications. The other two chapters study the facial comparison and aimed to evaluate the facial metrical stability of an individual through photographs taken in a time interval of five years. It is a longitudinal study composed of standard frontal photographs of 666 adults divided by sex and age groups. By using the SAFF 2D® software, 32 landmarks were positioned, whose coordinates were used to calculate 40 measurements, 20 horizontal and 20 vertical. Each of these measurements was divided by iris diameter and thus iridian ratios were obtained. The results showed that most of the ratios did not suffer statistically significant variations. The ratios that had the greatest variation in the different age groups were those of the nose and mouth regions. When comparing the age groups with each other it is observed that the great majority of the reasons are different, showing the influence of age on the facial dimensions. When comparing stability with respect to sex, it was observed that there were ratios that decreased and others that increased in both sexes, while other ratios varied only in females or in males. When the sexes were compared, it was observed that the majority of the ratios were different, showing sexual dimorphism of the facial measures. The face undergoes metrical alterations throughout the life, mainly in the region of the nose and mouth, with the greatest differences seen in those who are aged 60 years and older. In addition, some facial measures are more influenced by sex than others. However, most of the measures raised have remained relatively stable within a period of five years in both sex and age groups.

Esta tese é composta por três capítulos. O primeiro teve o objetivo de avaliar a acurácia e a semelhança da reconstrução facial forense computadorizada (RFFC) tridimensional realizada com softwares livres. As RFFC foram realizadas no programa Blender® a partir de tomografias do crânio, utilizando templates do MakeHuman®. A avaliação da acurácia foi feita no CloudCompare® que comparou a RFFC com a pele na tomografia, enquanto a avaliação da semelhança foi realizada no Picasa® utilizando fotografias dos participantes. Os resultados mostraram que do total de pontos que formam cada reconstrução, 63.20% a 73.67% apresentaram uma distância de -2,5 <= x <= 2,5mm entre a RFFC e a superfície da pele, enquanto a distância média variou entre -1,66 a 0,33mm. Duas das quatro reconstruções foram reconhecidas objetivamente pelo Picasa®. As RFFC realizadas utilizando esses softwares apresentam plausíveis níveis de acurácia e semelhança, portanto indicam valor para uso no campo forense. Os outros dois capítulos tiveram como objetivo avaliar a estabilidade métrica facial do mesmo indivíduo por meio da análise de fotografias tomadas em um intervalo de tempo de cinco anos. Trata-se de um estudo longitudinal realizado com fotografias frontais padronizadas de 666 indivíduos adultos divididos por faixa etária e sexo. Com o programa SAFF 2D foram marcados 32 pontos, cujas coordenadas foram utilizadas para calcular 40 medidas, sendo 20 horizontais e 20 verticais. Cada uma dessas medidas foi dividida pelo diâmetro da íris e assim foram obtidas razões iridianas. Os resultados mostraram que a maioria das razões não sofreu variação estatisticamente significante. As razões que tiveram maior variação foram aquelas da região do nariz e da boca. Quando se compara as faixas etárias entre si observa-se que a grande maioria das razões é diferente, mostrando a influência da idade nas dimensões faciais. Quando se compara a estabilidade dentro mesmo sexo observa-se que houve razões que diminuíram e outras aumentaram tanto no sexo feminino quanto no sexo masculino, enquanto outras variaram apenas em um dos sexos. Quando se compara a variação entre os sexos observa-se que a maioria das razões é diferente, mostrando o dimorfismo sexual das medidas faciais. A face passa por alterações métricas ao longo da vida em todas as faixas etárias, principalmente na região do nariz e boca, com maiores diferenças após os 60 anos. Além disso, algumas medidas faciais são mais influenciadas pelo sexo do que outras. Entretanto, a maioria das medidas levantadas se mantem relativamente estáveis dentro de um período de 5 anos tanto em relação ao sexo quanto a idade. / This thesis contains three chapters. The aim of the first chapter was to evaluate the accuracy and recognition level of three-dimensional (3D) computerized forensic craniofacial reconstruction (CCFR) performed in a blind test on open-source software using computed tomography data from live subjects. The CCFRs were completed using Blender® with 3D models obtained from the computed tomography data and templates from the MakeHuman® program. The evaluation of accuracy was carried out in CloudCompare®, by geometric comparison of the CCFR to the subject 3D face model (obtained from the CT data). A recognition level was performed using the Picasa® with a frontal standardized photography. The results were presented from all the points that form the CCFR model, with an average for each comparison between 63.20% and 73.67% with a distance -2.5 <= x <= 2.5 mm from the skin surface and the average distances were 1.66 to 0.33 mm. Two of the four CCFRs were correctly matched by the Picasa® tool. Free software programs are capable of producing 3D CCFRs with plausible levels of accuracy and recognition and therefore indicate their value for use in forensic applications. The other two chapters study the facial comparison and aimed to evaluate the facial metrical stability of an individual through photographs taken in a time interval of five years. It is a longitudinal study composed of standard frontal photographs of 666 adults divided by sex and age groups. By using the SAFF 2D® software, 32 landmarks were positioned, whose coordinates were used to calculate 40 measurements, 20 horizontal and 20 vertical. Each of these measurements was divided by iris diameter and thus iridian ratios were obtained. The results showed that most of the ratios did not suffer statistically significant variations. The ratios that had the greatest variation in the different age groups were those of the nose and mouth regions. When comparing the age groups with each other it is observed that the great majority of the reasons are different, showing the influence of age on the facial dimensions. When comparing stability with respect to sex, it was observed that there were ratios that decreased and others that increased in both sexes, while other ratios varied only in females or in males. When the sexes were compared, it was observed that the majority of the ratios were different, showing sexual dimorphism of the facial measures. The face undergoes metrical alterations throughout the life, mainly in the region of the nose and mouth, with the greatest differences seen in those who are aged 60 years and older. In addition, some facial measures are more influenced by sex than others. However, most of the measures raised have remained relatively stable within a period of five years in both sex and age groups.