基于3D-3D配准技术的唇侧前牙列特征在活体个体识别中的法医学应用研究

针对传统面部识别在遮挡条件下的局限性，研究人员开发了基于3D-3D配准的唇侧前牙列特征识别协议。通过高精度（口内扫描）和低精度（3D面部扫描）场景验证，该技术匹配组的均方根距离（RMS）显著低于非匹配组（P < 0.001），ROC分析显示高精度模型判别准确率达100%。该研究为活体身份识别提供了新的法医学技术支撑。

　　

在法医实践中，当面部被遮挡物（如口罩、头饰）阻碍时，传统面部识别技术往往失效。尽管3D视频监控系统已能捕获犯罪者的三维面部数据，但动态表情和外部遮挡仍导致识别失败。此时，人类耳部与前牙列等形态稳定结构成为替代识别靶点。尤其值得注意的是，唇侧前牙列在说话、微笑等自然状态下常暴露于监控视野，但其三维空间拓扑特征在活体识别中的应用潜力尚未被系统验证。

针对这一空白，上海市嘉定区牙病防治所联合多家机构的研究团队在《Forensic Science International》发表研究，首次建立了唇侧前牙列的3D-3D自动配准协议。该技术通过比较三维牙冠模型间的均方根距离（Root Mean Square, RMS），在模拟的高精度（口内扫描）和低精度（3D面部扫描）场景中，分别实现了0.07-0.19 mm与0.26-0.63 mm的匹配精度，显著优于非匹配组的0.45-1.62 mm与0.50-1.89 mm（P < 0.001）。这一突破为复杂场景下的活体身份识别提供了新方法。

关键技术方法
研究纳入30名受试者，分两次（间隔6个月）采集上颌口内扫描（IOS）和3D面部模型（3dMDface系统），使用Geomagic Control X软件标准化提取唇侧牙冠感兴趣区域（ROI）。通过计算匹配/非匹配对的RMS距离，结合相对技术测量误差（rTEM）和曼-惠特尼U检验评估判别效能，最终采用ROC曲线确定最佳截断值。

研究结果

高精度场景验证
口内扫描数据的组内与组间rTEM均<4.85%，匹配组RMS（0.07-0.19 mm）与非匹配组（0.45-1.62 mm）无重叠区间。ROC分析显示，当截断值为0.32 mm时，判别准确率达100%，证实高精度模型具备法医学级鉴别能力。

低精度场景验证
3D面部扫描的rTEM<8.21%，匹配组RMS（0.26-0.63 mm）虽与非匹配组（0.50-1.89 mm）存在部分重叠，但ROC曲线仍实现96.3%敏感性与100%特异性（0.63 mm截断值），整体准确率99.7%。

讨论与意义
该研究首次量化了唇侧前牙列的三维形态唯一性，其创新性体现在三方面：一是突破传统二维轮廓比对依赖操作者经验的局限，实现全自动三维空间配准；二是建立差异阈值体系，高精度模型的0.32 mm截断值可作为法医鉴定的客观标准；三是验证了低精度监控数据的实用性，为实际案件应用提供理论依据。

局限性在于未考虑牙科治疗导致的形态变化，且需进一步验证跨设备数据的兼容性。未来研究应聚焦真实监控场景下的模型异构性问题，并开发动态阈值调整算法。这项技术有望成为法医个体识别工具箱中的重要补充，尤其适用于恐怖袭击、绑架等特殊案件中遮挡面部的嫌疑人识别。