嚴格來說，頭骨是還原古人面部的最基本材料。所謂“看透人心”，就是視死如生。只有通過頭骨，人們才能了解鼻梁高度、眼睛大小、眉毛高度等外貌特征。至於顱骨完全受損的曹操，趙只能根據其後代的照片和相關資料，結合遺傳學家對曹操9個後代的DNA等方面的分析，對其相貌做出有根據的猜測。但是，趙說，如果有壹個頭骨，曹操的外貌相似度可以達到90%-95%。
顱骨表面修復技術起源於19世紀，最早由德國學者發明，用於確認德國音樂家巴赫的遺體。1894年，萊比錫市因聖約翰教堂擴建，不得不遷走巴赫的墓地。雖然大家都知道巴赫葬在這裏，但是沒有人知道巴赫埋葬的具體位置。只有壹個模糊的印象，巴赫的墓地位於1號地塊，離教堂南門只有六步之遙，它的棺材是橡木做的。
1894 10 6月19日，聖約翰教堂教區長蘭塞爾博士，解剖學家威廉？在希斯的監督下，挖掘工作正式開始。三天後，工人們挖出了壹個橡木棺材，希斯證實這些骨頭屬於壹名年輕女子。在她的棺材下面，有壹個老人埋的橡木棺材。人們認為這很可能是巴赫的棺材。經Heath和vogel測試，整個骨骼長度為166.8cm，顱腔腦容量為1479.5cc，非常接近德國人的平均水平-――1478cc。
希斯想重塑這個頭骨上的皮膚和毛發，看看是否能接近巴赫生前的畫像。於是他研究了24具男屍和4具女屍的面部軟組織厚度，把數據連同老人的頭骨壹起交給了雕塑家卡爾？Sevenet。在沒有說明頭骨可能是誰的情況下，希斯讓塞文內特根據這些軟組織的厚度進行雕刻。由此，塞文內特雕刻的半身像與巴赫生前的畫像極為相似，為骨架是巴赫提供了有力的證據。
1895年3月8日，由希斯、蘭塞爾等人組成的委員會向萊比錫市政府提交了壹份報告，提出去年挖掘出的男性骨骼在很大程度上可以確認是巴赫的。不久之後，希思以論文的形式正式發表了這壹調查結果。這是世界上第壹次有人用頭骨面部復原的方法，重現死者生前的樣子。雖然希斯的初衷是為了確認巴赫的遺體，但這種試圖還原頭骨臉名人的做法不僅引爆了當時的輿論，也引起了眾多考古學家和人類學家的關註。1898年，德國學者卡爾曼和布吉在45具男屍和8具女屍的面部選取了18個測點。經過詳細研究，列出了男女面部各點的軟組織厚度參數，為各國學者還原面部奠定了基礎。
此後，不同國家的學者研究了不同種族的頭骨特征的恢復。德國學者雖然起步早，但蘇聯科學家格拉西莫夫成就顯著。他在研究本國多個民族顱骨特征復原的基礎上，出版了專著《顱骨復原人臉原理》，總結並提出了較為全面系統的理論。
格拉西莫夫在對大量人體進行仔細研究後發現，女性的下頜比男性的下頜更小更薄，並提出了根據頭骨推斷年齡的方法:如果牙齒磨損，頭骨完全結合變硬，則壹定是成年人。他不僅為蘇聯博物館復原了大量古人類和歷史人物(如烏沙科夫海軍上將和帖木兒)的面孔，還首次將這項工作應用於刑事技術。1950年，格拉西莫夫因其卓越的成就獲得了斯大林獎。
顱骨特征的恢復過程包括面部固有部位的恢復和眼、鼻、口、耳等五官的恢復。在傳統的考古修復中，專家會先將頭骨變成石膏模型，根據不同性別、不同年齡的體征，在不同位置粘貼相應軟組織厚度的泥條，然後根據軟組織厚度在整個頭骨上覆蓋雕塑泥，恢復面部固有的軟組織部分。然後根據頭骨的具體觀察結果，塑造相應的五官。最後進行表面修飾和處理，使整個模型看起來更加相似。
這種傳統的泥人相對於電腦中的三維外貌復原工作，對工作人員的要求更高，工作量也很大。如果以後再做，往往會做出不同的表情。但是通過計算機，如果是同樣的頭骨和數據，就會得到同樣的臉。
因為，在使用計算機恢復三維外貌之前，計算機本身已經創建了壹個人臉三維內在部分模型的通用平臺，它會根據不同的種族、年齡、性別，制作許多不同特征的眼、鼻、口、耳三維模型，這樣每次恢復不同個體時，都可以直接調用特征相似的眼、鼻、口、耳三維模型，可以減少不必要的重復建模，大大提高恢復效率。
我們現在看到的埃及法老圖坦卡蒙的復原相是研究人員根據立體斷層掃描儀提供的大量高分辨率X射線創建的立體圖像。在對圖坦卡蒙進行正式掃描之前，還需要對其他埃及木乃伊進行斷層掃描機檢測，建立完整的古埃及人疾病數據庫。當圖坦卡蒙的屍體通過掃描儀時，研究人員可以看穿石棺、皮膚、骨骼甚至骨骼內部，並將圖坦卡蒙的斷層數據轉化為年輕法老的五官。
人類學家和解剖學家在實踐中積累了大量不同種族、不同性別、不同長相的人面部組織厚度的數據，編制成標準表，輸入計算機。因此，人們在使用電腦進行人臉復原時，只需輸入顱骨的基本信息，點擊幾下鼠標，就能得到壹張人臉復原圖。
被譽為“中國神探”、“中國犯罪相學奠基人”的趙，與被發現的屍體外貌復原有著不可名狀的緣分。他第壹次與2002年發現的屍體結緣。當時，趙應邀到江西講學。恰好路過江西省博物館時，他被“江西省明陵珍寶展”展出的明公主遺骨深深吸引。站在明妃完整的頭骨前，趙靈機壹動，決定用“警星CCK-ⅲ人像模仿組合系統”還原明妃的真面目。在正式復原之前，趙翻閱了大量明代的歷史和民間資料，對明代的人們生活和服飾進行了細致的研究，並從不同的角度拍攝了明妃遺體的照片。十天後，中國第壹張為古人復原的照片完美問世。據相術專家分析，張明公主的這張圖相似度達到95%以上。此後，恢復古代人的面貌在趙就壹發不可收拾了，辛追夫人，樓蘭美人，吳承恩，清朝的，桂瑤，埃及法老圖坦卡蒙...都成了他修復的對象。2002年3月，湖南省博物館請趙復原2200多年前長沙馬王堆女屍——著名的辛追夫人的容貌。他第壹次修復辛追的臉是在30歲的時候，根據她頭骨的x光片。“因為根據人類學知識，人的骨骼基本在30歲形成，選擇這個年齡先修復，可以盡可能保證頭骨傳遞信息的有效性。”趙解釋道。
趙在復原辛追面部的過程中，以獨特的方式采用了繪畫中的“三庭五眼”理論，用四橫五縱的九條直線來確定五官的位置和大小。他先把辛追的顱骨x光片掃描進電腦，然後畫出內眼線、外眼線、鼻翼線、鼻底線、發際線、眉弓線、口裂線、下頜線、中線等主要特征線。在趙看來，“三分”決定臉的長度，“五眼”決定寬度。發際線是壹個人額頭和頭發之間的標誌。眉弓線決定眉毛的位置，鼻底線是指下鼻段的位置，下額線表示頭像的底線位置。根據這九條線，可以基本確定五官的位置、長度、寬度、大小，確定面部的基本特征。
然後，趙根據相關文獻、屍體照片、人類學、解剖結構理論和多年積累的經驗，確定辛追的基本五官為杏眼、雙眼皮、小尖鼻、薄唇薄口、狐尾眉、肥垂耳。最後，他只需要從系統零件庫中找到與頭骨匹配的五個五官，經過壹系列技術處理，18，30，50歲的辛追就穿越千年時光隧道回來了。
但“兩千多年前的古人畫像肯定有誤差，但據統計誤差應該控制在10%以內”，趙在接受采訪時說。就辛追夫人而言，10%的誤差主要集中在三個方面:壹是x光片美中不足。趙在復原古人面部的過程中，經常以頭骨為依據，但這次只有頭骨的x光片，難免會帶來壹些遺憾；第二，畫像的神情和表情會帶有壹定的趙個人色彩；三、趙在辛追30歲面相的基礎上做了50和18歲的面相，以統計推理為主，輔以壹定程度的推測。
雖然現代科技很神奇，可以幫助頭骨還原古人的臉，但是由於我們缺乏壹定的關於古人面部結構的知識儲備，不可能百分之百準確的還原古人的臉。所以還原出來的圖像只能粗略的作為博物館展示資料。
至於無法還原的細節，有個性的表情和動作只能留給後人慢慢品味了~