古生物学中的3D扫描和打印。延续性

上一篇文章中,我简要地谈到了3D打印在古生物学中的可能性,即从Burgess的寒武纪页岩中创建三维重建物和化石动物模型。

不幸的是,在那个时候,我们还没有关于工作流程的视频,因此我想在本说明中展示它:



除了由建模者手动创建的伯吉斯寒武纪页岩动物区系的重建外,我们还打印了古代中新世**灵长类动物的头骨全模*的完整副本(三维扫描)-proconsul ***。
*完整 -生物对象的一个​​实例,用作描述特定物种(或其他分类群)的主要对象。
** 中新世 -新近纪时代,始于2300万年前,至530万年前结束。
*** proconsul(Proconsul)-中新世时代的化石灵长类动物属,存在于非洲17-21百万年前(图1,a。)。

Proconsul(Proconsul heseloni)的头骨(图1,b)在维多利亚湖上发现,并存放在Nairibi国家博物馆(肯尼亚)中。几年前,它由非洲古生物学家aficanfossils.org扫描(图1,c),并以* stl格式公开提供。
印刷后,当样品已经可以拿到手中时,我们被这个展览的细节所震惊(图1,d)。粗略地说,我们的打印机“出生”的事实不仅是副本,而且是最准确的副本,古人类学家可以据此研究样本。
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图。 1. Proconsul heseloni。 a-重建灵长类动物的外表; b-内罗毕国家博物馆的全貌头骨的照片; c-非洲同事通过扫描获得的3D模型; d-达尔文博物馆的印刷模型

所有这五个样本都成为位于达尔文博物馆的实验展示柜的一部分(请参见上面的视频)。这是对笔的测试,它产生了一个新的大型项目:我们的想法是创建真实样品扫描及其后续打印的集合。在我们看来,收集从中新世到现在的完整(约50种)人猿头骨并将其以系统发育树的形式展示在展示柜中是最有趣的。库存中,用于启动新项目的模型数量有限。因此,在前领事之后,就印出了波旁人*的下颌(图2,a-b)和纳莱迪*的下颌的一部分。

*Paranthropus boisei ( ) — , 1959 , -, . 2,5 1 .
**Homo naledi — Homo. H. naledi 2013 - . ).


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图2。 a-重建Parantrop Boyce的外观; b-右侧的Parantrop Boyce的上颚与现代人的上颚的比较; c-在达尔文博物馆的3D打印机上打印的Parantrop Boyce的下颚。

如上所述,由于我们已经完成了少量的原始人头骨扫描,因此决定根据该扫描继续进行该项目。我们求助于具有所需样本的各种机构(俄罗斯和外国)。
因此,举例来说,我们亲爱的朋友,portal anthropogenesis.ru同意参加该项目并提供材料。
由莫斯科国立大学生物学系S. Drobyshevsky的人类学系副教授提供的Heidelberg man(Homo heidelbergensis)的头骨被选为第一个用于扫描的测试副本。 (图3,a)。
重要的是要注意,至少有两种方法可以创建对象的三维数字副本-直接扫描和摄影测量。很明显,第一个假设存在扫描仪,第二个假定仅照相机和专用软件。
幸运的是,达尔文博物馆拥有所有可用的技术。我们有一个EVA *扫描仪,看上去比铁更像是铁,而不是昂贵的设备*,我们用它来扫描我们感兴趣的头骨。
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图。 3. a,b-海德堡人的头骨; c-达尔文博物馆Savin R. Yu的研究员。扫描后方的头骨-Assoc。 Drobyshevsky S.V .; d-您的谦卑的仆人正为头骨和EVA扫描仪做鬼脸。

由于我们是科学家(更准确地说,是具有过失的痛苦经历的科学家),所以除了通常的扫描之外,我们还进行了摄影测量。顺便说一下,如果您注意的话(图3),您会发现头骨位于报纸上(顺便说一下,Trinity版本)。这不是那么简单-报纸上的字母和单词是扫描和摄影测量的标记。让我们这样说:我们对简单的摄影没有很高的期望,但是为了安全起见。
实际上,用专业的扫描仪创建3D模型比使用摄影测量法创建模型会更糟吗?废话和废话...
但坦率地说,结果(图4)使我们有些震惊:由简单的相机和专用软件创建的头骨模型的精确度要高出好几倍!
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图。4.扫描海德堡人的头骨的结果。-通过EVA扫描仪获得的模型(Artec Studio程序);b-通过摄影测量(Agisoft PhotoScan程序)获得的模型。

因此,决定继续使用摄影测量法而不是昂贵的扫描仪继续扫描,这并不矛盾。
目前,我们面临着相机围绕样品平稳且适当旋转的问题,并且正忙于创建一个带有照明的特殊旋转台。
关于项目的未来,如果您有兴趣,我将在以下说明中告诉您。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN386465/


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