La boîte à outils des paléoanthropologues pour étudier les fossiles s’est considérablement améliorée et élargie depuis une vingtaine d’années. En particulier, L’application des méthodes d’imagerie connaît un important essor. Elles autorisent l’enregistrement virtuel des spécimens, apportent de nouvelles données sur leur histoire diagénétique et taphonomique et rendent possible la caractérisation de structures internes inédites, augmentant considérablement le nombre d’informations disponibles pour étudier la variation morphologique et l’évolution. Cette approche interdisciplinaire permet aussi l’association virtuelle de structures anatomiques ou de chaînes ostéologiques pour modéliser des mécanismes biologiques et la reconstitution de fossiles fragmentaires et déformés. Des manipulations « virtuelles » et des modifications des spécimens sont ainsi rendues possibles ; les parties d’un objet peuvent être individualisées, déplacées, mises à l’échelle, restaurées, déformées, complétées à partir des données d’imagerie.
Le fossile est tout d'abord numérisé. Pour cela il peut être emmené à l'hôpital pour subir un scanner classique, comme tout patient "normal", qu'il n'est pas vraiment. Les données radiographiques ainsi obtenues constituent un ensemble de coupes en 2 dimensions qui peuvent être orientées dans toutes les directions. L'image ici montre ces coupes, depuis la base jusqu'au sommet du crâne.
À partir des coupes en 2 dimensions, l'objet peut être reconstruit en 3 dimensions virtuellement, comme ici le crâne de Cro-Magnon 1 représenté en jaune. Par ailleurs, il est maintenant possible d'observer toutes les structures internes, cachées, du fossile. Ici le crâne est "découpé" pour laisser apparaître sa surface interne.
Toutes les structures internes du fossile peuvent donc être reconstruites et observées en 3 dimensions.
Par exemple, ici le crâne s'efface pour laisser apparaître la pneumatisation (les bulles d'air, représentées en violet) présente à l'intérieur des os frontal, maxillaire, sphénoïde et temporaux.
Parmi les équipements d'imagerie existants, l'un des plus performants est la plate-forme AST-RX (pour accès scientifique à la Tomographie à Rayons X), pour en savoir plus.