[发明专利]一种残缺足骨化石的重建方法

说明书

本发明涉及人类学领域，特别涉及一种残缺足骨化石的重建方法，创造性地将与原始人足骨化石相似的现代人的足骨进行扫描、定位和表面几何标准化，同时对原始人足骨化石进行扫描、定位和表面几何标准化，通过比对得到相似度最高的现代人足骨模型，通过相似度最高的现代人足骨模型与原始人足骨化石模型重合叠加，以现代人足骨模型为参照修补原始人足骨化石残缺的部分，从而修补原始人足骨化石中残缺的部分，使修补的造型更加符合实际，再将标准化的经过修补的足骨化石按照比例还原为真实尺寸，即完成了残缺足骨化石的重建，得到完整的足骨形状，为残缺的人类化石的重建提供了新方法。

技术领域

本发明涉及人类学领域，特别涉及一种残缺足骨化石的重建方法。

背景技术

化石是存留在岩石中的生物遗体或遗迹，是生物进化最直接的形态学证据。每一块化石都是一个奇迹，因为10亿个生物体中可能只有一个最终能变成化石。因此，对于只有几百万年历史的人类而言，化石尤为珍贵。四肢骨化石的形态可以作为人体运动功能分析直接的解剖学证据。例如，一块距骨化石形态暗示人类远古祖先可能是跳跃者，而非攀爬者。在演化树上，此功能使人类远古祖先与“阿喀琉斯基猴”分道扬镳。

足骨的关节面(关节头，关节窝)不仅能够反映骨连接的结构关系，同时能体现关节的活动方式、范围和强度等生物力学特征。例如，发掘于埃塞俄比亚的南方古猿第4跖骨化石的形态表明人类祖先大约在320万年前就具有了直立行走能力。由于化石形成的过程极其复杂，往往会导致残缺足骨化石，尤其在关节头和关节窝部位。而这些部位恰好是足骨关节面的重要组成部分。现有复原残缺足骨化石的方法主要是通过人工填补的方式，效率低，可靠性差。因此，如何构建人类足骨化石的残缺部分，还原足骨化石的关节面是一项亟待突破的关键技术。解决这一问题将在足骨化石生物力学的理论研究和人类学领域中的残缺足骨化石重建方法等方面将取得新进展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种残缺足骨化石的重建方法，实现对人类残缺足骨化石部位的重建。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种残缺足骨化石的重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：用CT扫描多个现代人足骨，在逆向工程软件中分别构建现代人足骨三维图；

步骤2：基于构建的现代人足骨三维图的欧拉主轴建立现代人足骨本体坐标系统，沿现代人足骨本体坐标轴对现代人足骨的长度、宽度和高度进行标准化；

步骤3：扫描残缺的足骨化石，在逆向工程软件中构建足骨化石三维图；

步骤4：基于构建的足骨化石三维图的欧拉主轴建立足骨化石本体坐标系统，将构建的足骨化石本体坐标轴对足骨化石的长度、宽度和高度进行标准化；

步骤5：将构建的多个现代人足骨三维图与构建的足骨化石三维图进行比对，得到与足骨化石三维图最相似的现代人足骨三维图，利用最相似的现代人足骨三维图的现代人足骨本体坐标替换足骨化石本体坐标，使最相似的现代人足骨三维图与足骨化石三维图叠加，用现代人足骨三维图的边界重建足骨化石残缺的部分，完成足骨化石残缺部分的修补；

步骤6、将完成修补的足骨化石三维图根据足骨化石标准化的长度、宽度和高度与足骨化石实体的比例，还原原始尺寸，完成残缺足骨化石的重建。