Как 3D-сканер Artec Spider помогает в исследовании вымерших животных

Как было раньше?

До появления в Институте 3D-сканера палеонтологи прибегали к фотограмметрии, когда информация о геометрии объекта собирается на основе множества его фотографий. Это трудоемкий и затратный по времени способ.

Не менее сложным был метод получения физических копий образцов. Сначала требовалось сфотографировать или зарисовать образец. А затем — изготовить из гипса дубликат.

Что изменилось с появлением 3D-сканера?

Процесс создания виртуальной модели значительно упростился. В отличие от фотограмметрии 3D-сканер позволяет собрать информацию об исследуемом объекте буквально за считанные минуты и с минимальными погрешностями.

Теперь достаточно провести сканирование объекта, создать его виртуальную модель, настроить материал и необходимое освещение в 3D-редакторе. Можно выбирать любой ракурс 3D-модели, изменять цвет нужного фрагмента, устанавливать необходимые размеры и расстояния, что значительно облегчает создание качественных фототаблиц к публикациям, а также фотореалистичных реконструкций.

Кроме того, использование 3D-моделей для обмена с коллегами из других стран и регионов стало проще и эффективнее. Ранее для сравнения образцов необходимо было перевозить гипсовые копии — теперь же достаточно отправить 3D-модель.

Оптический ручной 3D-сканер Artec Spider предназначен для высокоточной оцифровки ископаемых остатков с точностью до 0,05 мм. Сканер обладает способностью захвата текстуры и цвета объектов. Устройство поставляется с удобным программным обеспечением, позволяющим быстро и без особого труда создавать качественные 3D модели.

Исследования

Парейазавры

В Вятском палеонтологическом музее находится внушительная коллекция парейазавров — рептилий, обитавших на Земле примерно 260 млн лет назад. Сотрудники Геологического и Палеонтологического институтов РАН отсканировали коллекцию представленную в экспозиции, а также хранилищах музея. Это отдельные кости и целые скелеты, которые будут использованы в дальнейшей работе.

В контексте изучения парейазавров в данной работе особый интерес для исследователей представляют остеодермы — окостеневшие образования в коже, которые являются ценным источником информации для ученых. Данное исследование позволит лучше узнать индивидуальную изменчивость остеодермального покрова парейазавров дельтавятий, живших на территории России.

Ученые оцифровали скелеты и отдельные кости, чтобы воссоздать в программе для 3D-моделирования скелетную модель животного, а позднее планируют сделать реконструкцию его внешнего облика. На цифровой модели важнее всего показать рельеф кости, который дает представление о том, где находились мышцы и связки, а также о геометрии и точных размерах отдельных элементов.

Носороги

Еще одно недавнее исследование, в котором применялся сканер Artec Spider касается изучения ископаемого миоценового носорога с острова Ольхон на озере Байкал. Этот носорог принадлежал к группе вымерших бегемотоподобных носорогов телеоцератин, которые были широко распространены в эпоху миоцена в том числе на территории Сибири. Размеры этих животных были сопоставимы с размерами современных африканских бегемотов, однако они были более стройными.

Ученые Геологического института РАН сканировали отдельные кости, чтобы собрать 3D-модель и понять, как носорог мог выглядеть при жизни. Кроме того, с помощью подобных моделей можно изучать локомоцию животного, т.е. то, как он двигался. В цифровой модели (в некоторых редакторах) можно рассчитать как распределялась нагрузка на разные кости и суставы.

Сканер также можно использовать сканируя полости (отпечатки костей), оставленные костями, которые были разрушены в процессе выветривания. После создания инвертированной модели можно узнать как выглядела сама кость, которая оставила этот отпечаток. С помощью 3D-редакторов можно также восстановить форму кости после сильной деформации при диагенезе.

3D-сканеры и палеонтология

В палеонтологии 3D-сканеры играют ключевую роль в сохранении и изучении ископаемых остатков.

• 3D-сканеры создают высокоточные трехмерные модели объектов, сохраняя при этом их мельчайшие особенности. Это особенно важно для палеонтологов, исследующих древние окаменелости, поскольку позволяет им получать детальную информацию о форме, размере и структуре ископаемых.

• 3D-сканеры облегчают процесс документирования и сохранения находок. Трехмерные модели используются для подготовки научных публикаций, а также для создания виртуальных выставок и экспозиций, а также для формирования цифровых сравнительных коллекций.