[2015] Reconstrução facial forense _ percepção dos métodos tridimensional manual e digital para...
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PAGINA DE IDENTIFICAÇÃO
Reconstrução facial forense: percepção dos métodos tridimensional manual e digital para
reconhecimento visual
Forensic facial reconstruction: Perception of manual and digital three-dimensional
methods for visual recognition
Douglas Brito dos Santos (Acadêmico do Curso de Odontologia\ UFRN);
Fernando de Souza Marinho (Odontolegista do Instituto Técnico-Científico de Polícia do RN);
Gustavo Barbalho Guedes Emiliano (Professor Doutor do curso de odontologia \ UERN);
Pedro Alzair Pereira da Costa (Professor Mestre do curso de odontologia \ UFRN).
Autor correspondente
Rua Manoel de Melo Montenegro, n° 151, Bairro Novo Horizonte, Assú, CEP 59650-
000, Rio Grande do Norte, Brasil, e-mail: [email protected], telefone: (84)
33312673.
E-mail: [email protected], [email protected], [email protected],
ii
3
RESUMO
A reconstrução facial forense é uma técnica auxiliar de identificação humana
empregada em despojos humanos que não foram anteriormente identificados pelos
métodos tradicionais. Através da mesma pode-se realizar o reconhecimento de
indivíduos dados como desaparecidos, demostrando sua importância social e jurídica.
Logo é relevante saber qual dos seus dois principais métodos utilizados, atualmente,
tridimensional manual e digital é mais preciso para a estimativa, do sexo, ancestralidade
e idade. O estudo objetiva reconstruir a face de um crânio não identificados do instituto
técnico de policia do estado do Rio Grande Do Norte, analisar a concordância entre as
técnicas de reconstrução facial tridimensional para o reconhecimento visual dos fatores
genéricos de identificação, verificar qual a percepção dos observadores a respeito da
semelhança das reconstruções e da técnica que melhor caracteriza o sexo do crânio. Foi
determinado o perfil biológico do crânio em seguida realizada as reconstruções. Foram
arrolados 40 examinadores a partir dos quais os dados foram obtidos e
subsequentemente analisados descritivamente no programa EPI INFO. Na técnica
manual 63% e 37,5% determinaram respectivamente o sexo e a idade correta do crânio,
já para a digital foram obtidos 92,5% e 57,5% respectivamente. A afinidade
populacional teve resultados parecidos com 45% e 42,5% dos observadores
relacionando as faces a um indivíduo de cor parda. A percepção quanto qual melhor
técnica reproduz as características sexuais 72,5% escolheram a técnica digital. Pode-se
concluir que a reconstrução fácil tridimensional digital confere uma reprodutibilidade
mais realista das características faciais, obtendo-se assim um resultado final mais
satisfatório.
Descritores : 3D; Antropologia Forense; Odontologia Legal; Reconstrução; Face.
4
ABSTRACT
Forensic facial reconstruction is a technique employed to assist human identification in
human remains that were not previously identified by traditional methods. Through it
can carry out the recognition of individuals reported missing, demonstrating their social
and legal importance. Logo is relevant to know which of its two main methods currently
used manual and three-dimensional digital is more accurate for estimating, sex, ancestry
and age. The study aims to reconstruct the face of a skull Unidentified forensic institute
the state of Rio Grande Do Norte, determine the correlation between the three-
dimensional facial reconstruction techniques for visual recognition of generic factors
identification, verify the perception of observers about the similarity of reconstructions
and technology that best characterizes the sex of the skull. It was determined the skull
biological profile then held reconstructions. 40 examiners were enrolled from which the
data was obtained and subsequently descriptive analysis in the EPI INFO program. In
the manual technique 63% and 37.5% respectively determined the correct age and sex
of the skull, as to digital were obtained 92.5% and 57.5% respectively. The population
affinity had similar results with 45% and 42.5% of observers relating faces a brown
color individual. The perception when what better technique reproduces the sexual
characteristics 72.5% chose the digital technique. It can be concluded that the three-
dimensional digital easy reconstruction gives a more realistic reproduction of the facial
features, thus yielding a result more satisfactory.
Keywords: 3D; Forensic anthropology; Forensic Dentistry; Reconstruction; Face.
5
1 INTRODUÇÃO
Reconstrução facial forense (RFF) consiste em uma técnica auxiliar de
identificação humana empregada em cadáveres em estado de putrefação ou
esqueletizados e que não foram anteriormente identificados pelos métodos tradicionais1.
A utilização da técnica possibilita devolver ao esqueleto craniofacial a face aproximada
do indivíduo vivo à hora da morte2.
Historicamente diferentes metodologias têm sido aplicadas na reconstrução
facial tridimensional entre elas as que se baseiam na escola britânica desenvolvida por
Richard Neave, na qual a face reconstruída é modelada tomando por base os acidentes
ósseos anatômicos mais evidentes de inserção muscular, ao mesmo tempo em que
também se apoia em informações de espessura tecidual1, 3, 4
. A partir daí, atualmente
duas técnicas predominam nas reconstruções faciais tridimensionais a manual e a
digital.
A reconstrução manual é feita a partir de crânio seco utilizando-se de argila ou
algo similar, tomando por base os pontos craniométricos, assim conseguindo precingir a
face. Já na digital são utilizados softwares que simulam as ferramentas e as condições
do mundo real, onde através do processamento de imagens tridimensionais de
fotografias, de ressonâncias magnéticas ou de tomografias computadorizadas dos
crânios, planos musculares e pele são inseridos na imagem5.
Na definição dos contornos faciais são consideradas as variáveis associadas mais
fortemente a face no momento da morte, isto é, o sexo, a idade e o estado nutricional do
6
indivíduo. Logo, quando se trata de remanescentes esqueletizados preconiza-se a
realização prévia de exames antropológicos para estimativa do perfil biológico, bem
como para a determinação das espessuras médias dos tecidos nos pontos craniométricos
observados2, 6
.
O domínio da técnica digital e de anatomia facial, aliada ao poder de observação
precisa das expressões faciais pode resultar em trabalhos bem próximos da realidade.
Podendo assim, contribuir na área da ciência forense através da divulgação dos
trabalhos nos meios de comunicação obtendo informações que possam levantar
suspeitas sobre a possível identidade da vítima e, portanto, direcionar a equipe forense
sobre qual método de identificação é mais indicado para o caso.
Hoje, o método ainda mais utilizado pela medicina e odontologia forense constitui
na reconstrução facial, feita de forma manual, e por esse motivo, é um processo
demorado e que exige muita técnica e conhecimento7. Esse método pode inserir muitas
informações subjetivas na face reconstituída, por depender muito da interpretação do
artista, levando a redução na identificação do cadáver8.
Com o avanço da tecnologia, vem surgindo ferramentas computacionais que
objetivam aumentar a flexibilidade, a eficiência e a velocidade dos trabalhos8. Porém,
ainda são escassos os trabalhos sobre reconstrução facial tridimensional digital no
Brasil. Alguns têm sido realizados para museus, porém com interesse arqueológico,
logo mais estudos com populações brasileiras e capacitação de pessoas envolvidas na
área forense se faz necessário, a fim de que se possa realizar um comparativo acerca dos
métodos utilizados, determinando assim, qual o mais preciso para o reconhecimento
visual dos fatores genéricos de identificação como: sexo, ancestralidade e idade, e dessa
7
forma, auxiliar na identificação de pessoas desaparecidas nos institutos de medicina e
odontologia legal.
O presente estudo objetiva reconstruir a face de um crânio não identificados do
instituto técnico de polícia do estado do Rio Grande Do Norte (ITEP), determinar a
concordância entre as técnicas de RFF tridimensional Manual e Digital para o
reconhecimento visual dos fatores genéricos de identificação, verificar qual a percepção
dos observadores a respeito da semelhança das reconstruções e da técnica que melhor
caracteriza o sexo do crânio.
2 MATERIAIS E MÉTODOS
O presente trabalho foi previamente aprovado pelo comitê de ética em pesquisa
da Universidade Federal do Rio Grande Do Norte, sob protocolo nº
39637214.1.0000.5537/2014.
Trata-se de um estudo, observacional e transversal realizado no IML do Rio
Grande do Norte. Tal instituto foi escolhido por ser onde são realizados laudos
cadavéricos e necropsias pela polícia científica, consequentemente sendo o melhor lugar
para se obter restos mortais de indivíduos não identificados.
A amostra constou de um (01) crânio no qual se enquadrou na pesquisa por não
apresenta identificação prévia, não ter fraturas cominutivas por causas traumáticas ou
tafonômicas, por ter a morfologia preservada, e pôr no seu perfil biológico apresentar-se
com idade acima de 18 anos.
Para realização do seguinte trabalho foi necessário a utilização dos seguintes
materiais: Resmas de papel A4, Caneta, duplicador VIPI®, Gesso tipo III, Espátula e
panela para manipulação, Massa para modelar cor da pele (Dimclay®), Bastão de cola,
Câmera fotográfica digital (Nikon® D50 DSLR 6.1 megapixels 2” LCD), Tripé
8
fotográfico, suporte para o crânio sobre um anteparo articulado e escalonado em 360°,
medidor de nível, software Autodesk 123D catch®, software Blender 3D versão 2.69,
software Makehuman versão 1.0.2, notebook marca Dell® com configuração
necessárias para trabalhar com imagens 3D.
O crânio foi inicialmente submetido a estudos craniométricos e cranioscópicos para
estimar o sexo, idade e ancestralidade tentam assim seu perfil biológico estabelecido.
Para esses estudos foi utilizado as orientações exposta no manual de estudo
craniométrico e cranioscópico9. Os exames realizados foram: índice craniano, índice
perfil, índice nasal, índice transverso vertical, índice da face superior, estudo da sínfise
púbica, dentição, das suturas cranianas e das características do crânio.
As reconstruções faciais tridimensionais digital e manual foram baseadas nos
protocolos de MORAES10
e TEDESCHI-OLIVEIRA et al11
respectivamente. Porém
visando aprimorar a técnica algumas alterações foram realizadas no protocolo digital. O
software Autodesk 123 catch® foi usado para digitalização do crânio, onde foi obtido
resultado satisfatório, sendo uma boa alternativa ao software Photogrametry toolbox,
apresentado no protocolo de MORAES10
. Uma outra modificação foi a implementação
do software Makehuman para obtenção da malha digital a ser modelada, no qual
conferiu menos subjetividade e mais rapidez a técnica. As reconstruções foram
realizadas por dois indivíduos diferentes, onde um executou a técnica manual e o outro
a digital. Estes não tiveram contato com o trabalho do outro até que o seu estivesse
concluído.
9
2.1Reconstrução Digital
2.1.1Digitalização do Crânio
Para a digitalização do crânio foi necessário inicialmente colocá-lo em um
suporte articulado e escalonado em 360° e deixar o plano de Frankfurt paralelo ao solo
(plano horizontal) utilizando um medidor de nível. Em seguida com o auxílio de uma
câmera fotográfica digital (Nikon D50 DSLR 6.1 megapixels 2” LCD) sem utilização
de zoom e sem flash, montada sobre um tripé com sua lente estando a 45° em relação ao
solo, foi estabelecido os seguintes critérios: distância do centro da lente ao solo de
150cm, distância do crânio a lente da câmera de 50cm, e um plano imaginário tangente
as faces do crânio perpendicular ao plano de Frankfurt distando 50 cm da lente da
câmera. A partir disso, foram realizadas 70 tomadas fotográficas sendo 35 do crânio
com a calota voltada para cima e 35 com a calota voltada para baixo, realizando giros de
10° entre cada tomada.
Em seguida as imagens foram importadas para o software Autodesk 123D
catch® no qual é disponibilizado de forma gratuita no site da empresa Autodesk®. Este
transforma as imagens em nuvens de pontos que ao somá-los obtém-se uma malha
digital em três dimensões nos formatos do objeto fotografado. A imagem digital do
crânio então é limpa utilizando a ferramenta de corte presente no Autodesk 123D
catch®, para que depois seja armazenada e subsequentemente exportada para o software
Blender.
2.1.2 Definição dos pontos craniométricos e Projeção Nasal
Esta etapa é feita no software aberto de modelagem e animação Blender 3D,
onde o crânio reconstruído foi importado no formato OBJ, que é um formato de arquivo
10
aberto, desenvolvido pela Wavefront Tecnologies e utilizado para armazenar objetos
tridimensionais10
. O arquivo importado (crânio digital) foi alinhado manualmente com
os eixos x, y e z, e posteriormente ajustado sua escala métrica para a milimétrica, dentro
do ambiente do software. Em seguida foi realizado o posicionamento técnico dos globos
oculares nos quais foram colocados tangentes a uma linha que fica ancorada na mediana
superior e inferior da orbita, com medidas de 25mm de diâmetro para o globo e 12mm
de diâmetro para a íris12
.
No Blender, pinos de tecido mais suaves são representados por elementos 3D
chamados Empties, tipo seta única, no qual seu comprimento é definido no tamanho que
o modelador necessita10
. Dessa forma, os pontos craniométricos e suas medidas
referentes aos tecidos moles foram inseridos e posicionados manualmente utilizando a
seta única, de acordo com as especificações apresentadas por Tedeschi-Oliveira et al11
,
validando o processo de reconstrução facial pois, as medidas teciduais utilizadas se
enquadram no perfil biológico do crânio reconstruído.
Depois de colocado as setas é feita a projeção do nariz utilizando como base o
estudo de Tedeschi-Oliveira13
, onde esta projeção é definida através do angulo de 90°
formado por duas linhas que passam tangentes aos pontos craniométricos rinio e
prósteo. Depois foi realizado a colocação de linhas de esboço, seguindo as medidas dos
pontos médios e projeção do nariz, obtendo o perfil facial a ser reconstruído. Estas
linhas são chamadas de primitivas e são objetos 3D simples nos quais servem de base
para a modelagem de objetos mais complexos10
.
2.1.3 Modelagem digital
A malha base para a modelagem da face é então importada do software
Makehuman, onde foi pré-definida em seu ambiente virtual, através das ferramentas de
11
definição do sexo, idade, peso e ancestralidade a partir do perfil biológico estimado do
crânio. Esse software foi escolhido, pois tal qual o Blender apresenta código aberto e é
capaz de criar modelos faciais humanos tridimensionais realistas genéricos e exportar a
malha mapeada em Lowpoly (modelo 3D passível de ser modelado), possibilitando a
edição em qualquer programa 3D. Após posicionamento correto da malha colocando-a
nas mesmas normas do crânio (x,y e z) a escultura da face é realizada acionando o modo
de escultura do Blender que dentre seus vários recursos tem a propriedade de puxar e
empurrar os vértices da malha de um objeto 3D na direção de suas normas10
. As
ferramentas multi-resolução e depois a subdivisão de superfície são durante o processo
de escultura ativado para otimizar e suavizar os vértices esculpidos, melhorando
consequentemente o seu contorno, dessa forma é obtida a estimativa da face do
indivíduo à época da morte.
2.2 Reconstrução Manual
2.2.1 Réplica do crânio
O crânio é inicialmente replicado para que se possa trabalhar com tranquilidade
sobre a cópia, sem perigo de danificá-lo. A técnica utilizada para sua replicação teve
como base o material duplicador VIPI® utilizado em duplicações de modelos protéticos
nas fundições de cromo-cobalto a base de Ágar-ágar. Inicialmente foi realizado o
fechamento de todos os forames com massa a base de sulfato de cálcio e óleos vegetais
(massa para vidraceiro). Em seguida é realizado o preparo do material de moldagem e
posteriormente derramado sobre o crânio previamente colocado em uma mufla. Após o
resfriamento natural e consequente geleificação do duplicador o crânio é retirado da
mufla e então seu molde é vazado com gesso.
12
2.2.2 Localização dos pontos Craniométricos
As cavilhas foram então posicionadas sobre o modelo do crânio segundo os
pontos e medidas apresentadas por TEDESCHI-OLIVEIRA et al11
, para que depois
fosse iniciado a modelagem da face.
2.2.3 Ligação dos Pontos
Após colocação das cavilhas a modelagem da face é iniciada, utilizando-se
massa de modelar profissional. As cavilhas são então ligadas através da massa de
modelar onde é respeitado a orientação das inserções musculares. Assim obtendo-se
uma estimativa da face para o crânio estudado.
2.3 Coleta de dados
A parte experimental da pesquisa, no que diz respeito a avaliação das
reconstruções faciais (reconhecimento das mesmas) e coleta de dados, foi realizada no
Departamento de Odontologia da UFRN onde os observadores realizaram suas
avaliações. As reconstruções foram expostas a 40 observadores de forma individual e
em espaço reservado, sendo apresentadas com intervalo de 5 minutos para cada face, a
fim de evitar vieses no estudo, já que uma exposição separada por intervalos de tempo
maiores poderia causar lapsos de memória, interferindo no resultado final da pesquisa.
Os observadores ao analisarem as reconstruções responderam um questionário
semiestruturado, em que as variáveis investigadas foram: sexo da face reconstruída,
idade, aspectos de ancestralidade, percepção quanto à semelhança das reconstruções e
percepção de qual método tridimensional melhor reproduz as características sexuais.
13
Os dados da pesquisa foram tabulados e armazenados no programa Microsoft
Excel 2010 e, subsequentemente, a análise estatística descritiva realizada no programa
EPI INFO.
3. RESULTADOS
Na pesquisa foram arrolados 40 observadores que se disponibilizaram a
responder três questionários semiestruturado relativos aos tipos de reconstrução facial.
O crânio estudado foi classificado como: mesocrânio, hipsicrânio e acrocrânio,
apresentando também um perfil de indivíduo dolicofacial e nariz leptorrino, sendo do
sexo masculino, com idade entre 20-25 anos, podendo assim ser classificado como um
individuo caucasiano.
Os resultados obtidos do questionário acerca da reconstrução facial forense
tridimensional manual pode ser observado na tabela I.
Tabela I. Avaliação dos observadores quanto ao sexo, faixa etária e afinidade populacional
associada a Recontrução Tridimensional Facial Manual.
Reconstrução Tridimensional Manual n %
Sexo Masculino
Feminino
25
15
63%
38%
Faixa Etária
10 a 14 anos
15 a 19 anos
20 a 24 anos
25 a 29 anos
30 a 34 anos
35 a 39 anos
40 a 44 anos
45 a 49 anos
50 a 54 anos
55 a 59 anos
7
8
8
5
5
1
3
2
1
18%
20%
20%
13%
13%
3%
8%
5%
3%
14
60 ou mais anos
Etnia Branca
Preta
Amarela
Parda
Indígena
16
1
3
18
2
40%
3%
8%
45%
5%
Os resultados da análise descritiva dos fatores de identificação para a recostrução
digital estão expostos na tabela II. Quanto a aferição dos observadores no
reconhecimento da imagem digital da face impressa, em meio a outras faces
apresentadas no questionário, 95% dos observadores (n=38) fizeram a associação
correta, tento apenas 2% (n=2) errado.
Tabela II Avaliação dos observadores quanto ao sexo, faixa etária e afinidade populacional
associada a Recontrução Facia Tridimensional Digital.
Reconstrução Tridimensional Digital n %
Sexo Masculino
Feminino
37
3
92,5%
7,5%
Faixa Etária
15
10 a 14 anos
15 a 19 anos
20 a 24 anos
25 a 29 anos
30 a 34 anos
35 a 39 anos
40 a 44 anos
45 a 49 anos
50 a 54 anos
55 a 59 anos
60 ou mais anos
6
17
7
9
1
15%
42,5%
17,5%
22,5%
2,5%
Etnia
Branca
Preta
Amarela
Parda
Indígena
10
10
1
17
2
25%
25%
2,5%
42,5%
5%
Os dados obtidos referentes a percepção dos observadores quanto a melhor técnica
para o reconhecimento visual das características sexuais e da semelhaça entre as faces
obtidas estão apresentados na tabela III.
16
Tabela III. Percepção dos observadores quanto a semelhança das faces recostruídas e que
técnica melhor representa as características sexuais para o reconhecimento visual.
4.DISCUSSÃO
A escassez de artigos presentes na literatura, seguindo a mesma linha de
pesquisa deste trabalho, dificultou a discussão abrangente e efetiva dos resultados.
Ao analisar as tabelas I e II, observa-se que as RFF apresentaram concordância
quanto aos fatores genéricos de identificação sexo e idade. Porém com números mais
expressivos a técnica digital nos mostra que esta apresenta características, mais bem
reproduzidas. Esses resultados podem ser explicados pela subjetividade apresentada na
técnica manual, onde o modelador usa apenas da sua habilidade e percepção para inserir
a partir do modelo do crânio seco as características necessárias a face, também podemos
relacionar estes resultados a utilização de uma modelo base (malha) pré-definido no
software makehuman para a modelagem do crânio digital, fato este que auxilia o
modelador, melhorando as expressões e contornos faciais.
Reconstrução Manual – Digital n %
Semelhança
Mesma pessoa
Pessoas diferentes
Mesma pessoa com idades diferentes
12
21
7
30%
52,5%
17,5%
Características Sexuais
Manual
Digital
11
29
27,5%
72,5%
17
Dado relevante para a discussão dos resultados do fator idade é que a maioria dos
observadores tiveram uma percepção na faixa etária entre 20 a 34, anos, corroborando
com a idade estimada no estudo prévio do crânio. Vale ressaltar que dentro dessa faixa o
índice de jovens assassinados ou desaparecidos no Brasil atualmente é de 60.9%
(n=34.363)15
. Isso demonstra que a RFF, além de poder ser instrumento auxiliar nos
processos de identificação de despojos humanos
não identificados tem grande
importância social e jurídica.
As características de ancestralidade ou afinidade populacional tiveram resultados
parecidos para as duas técnicas. Os resultados atingidos evidenciam que a maioria dos
observadores relacionam as faces reconstruídas a um indivíduo de características parda,
sendo 45% para a manual e 42,5% a digital. Entretanto todas as outras variáveis
obtiveram marcação. Logo, esses resultados condizem bem com as características dos
indivíduos brasileiros, onde a miscigenação é bastante notória. Indo de encontro aos
achados literários nos quais defendem que para ser minimamente aceita cientificamente,
a reconstrução facial deve ser realizada baseada em estudos de espessuras teciduais, de
acordo com a ancestralidade do crânio utilizado1,2,7,8,10,12
. Podemos inferir também que,
a percepção dos observadores podem ter sido influenciada pela coloração da massa de
modelar e malha digital, sobressaindo-se aos traços de ancestralidade expressos nas
faces apresentadas.
Acerca da percepção dos observadores, quanto a semelhança das faces expostas,
a grande maioria achou que estas são de pessoas diferentes, mesmo estes assinalando
que as reconstruções faciais tridimensionais manual e digital são do mesmo sexo e da
mesma faixa etária. Essa falta de semelhança parte do ponto que a RFF manual apesar
da utilização de todos os pontos craniométricos e medidas teciduais corretas, se mostra
18
para o modelador de uma forma muito desafiadora, onde estes deve ter em mente como
e quais características devem ser inseridas na face do crânio. Já na técnica digital com a
inclusão do software Makehuman pode-se diminuir essas dificuldades facilitando a
modelagem e conferindo um resultado final satisfatório. Na literatura não foram
encontrados relatos de uso deste software, com o fim específico do emprego deste como
no presente trabalho.
A RRF tridimensional digital apresentou–se como a que melhor reproduz as
características sexuais constatando as hipóteses levantadas no início da pesquisa. Pode-
se depreender também com o decorrer do trabalho que, esta ao utilizar de softwares de
código aberto com interface de fácil compreensão pode ser facilmente repassada e
utilizada pelos peritos de agentes nos Institutos de medicina legal.
Mais estudos nacionais ou envolvendo reconstruções faciais baseados em tabelas
nacionais de espessura de tecidos moles se faz necessário para que haja uma
comparação efetiva dos dados desta pesquisa. Uma alternativa a impulsionar tais
estudos é o desenvolvimento de programas nacional específicos para realizações de RFF
digitais em universidades de medicina e odontologia a fim de ajudar a disseminar o
conteúdo entre os futuros profissionais.
5. CONCLUSÃO
A análise descritiva dos dados e a discussão dos resultados possibilitaram-nos
concluir que:
A reconstrução facial tridimensional digital se sobressai a manual, apresentando -se
menos subjetiva, com uma reprodutibilidade mais realista das características faciais,
conferindo assim, um resultado final de melhor qualidade.
19
A utilização dos softwares Autodesk 123 catch® e Makehuman em alternativas aos
seus subsequentes apresentados no protocolo de MORAES10
facilitaram o
desenvolvimento do trabalho havendo a necessidade de estudos para uma melhor
aferição dos mesmos.
São necessários mais estudos nacionais, tendo em vista a grande miscigenação
da população brasileira como também a importância, familiar, social e legal pertinente
ao tema, assim contribuindo para discussões mais enriquecedoras.
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