高精度三維掃描技術(shù)掃描蝙蝠頭骨，助力動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究

  隨著3D數(shù)字化技術(shù)的不斷普及，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)展，特別是在科學(xué)研究領(lǐng)域。今天，小編就和大家分享一下，先臨三維的三維掃描儀在動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用。

  在動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究中，其中一項(xiàng)非常重要的工作為測量，記錄下同一物種不同時(shí)期的變化過程，或者不同物種在一定階段的進(jìn)化差異。

       在傳統(tǒng)方式下，測量方式過程繁瑣且誤差較大。3D數(shù)字化技術(shù)加入生物科學(xué)研究，能夠克服這一難點(diǎn)。

  案例背景

  近期，國內(nèi)某高校動(dòng)物生態(tài)學(xué)科研人員在做“食魚蝙蝠食性生態(tài)位擴(kuò)展影響因素與頭骨適應(yīng)性進(jìn)化”項(xiàng)目研究時(shí)，需要對(duì)蝙蝠標(biāo)本進(jìn)行3D數(shù)據(jù)采集，以便后續(xù)建立標(biāo)本數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行不同地域同類物種進(jìn)化方向的研究分析。

  小編解讀：全球約有1000多種蝙蝠，因生態(tài)環(huán)境不同，蝙蝠在食性的進(jìn)化上也富有多樣性，如果實(shí)，花粉，花蜜，血液等。但在這些種類中，有4種“異類”蝙蝠像貓一樣，喜歡吃魚，該種類統(tǒng)稱為食魚蝙蝠。

  傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式

  以往，研究人員采集標(biāo)本數(shù)據(jù)方式一般是采用相機(jī)對(duì)蝙蝠頭骨輪廓進(jìn)行拍攝，然后再通過二維圖片進(jìn)行三維建模，獲取模型數(shù)據(jù)。但這種獲取方式弊端明顯，如：

  1. 蝙蝠頭骨表面特征細(xì)節(jié)豐富，尺寸最大2cm，最小在1cm以內(nèi)，相機(jī)拍攝無法完全捕捉物體表面細(xì)節(jié)。

  2. 照片建模過程繁瑣，耗時(shí)長。

  3. 模型數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，后續(xù)進(jìn)行物種進(jìn)化分析時(shí)容易出現(xiàn)論證不足，需重復(fù)工作的情況，效率低下。

  4. 在測量過程中需要反復(fù)擺放標(biāo)本，而蝙蝠頭骨較脆弱，容易損壞。

  基于此，科研人員選擇使用了天遠(yuǎn)三維(先臨子公司)OKIO 5M 工業(yè)級(jí)3D掃描儀對(duì)蝙蝠頭骨進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

  3D數(shù)字化解決方案

  圖片來源：左圖百度搜索，右圖知乎作者黑眼圈

  掃描如硬幣般大小的蝙蝠頭骨標(biāo)本樣件，天遠(yuǎn)三維OKIO系列產(chǎn)品具有一定優(yōu)勢。OKIO 5M采用500萬像素高分辨率工業(yè)相機(jī)，掃描精度高達(dá)0.005mm，搭配智能轉(zhuǎn)臺(tái)，幾分鐘內(nèi)便獲取了蝙蝠頭骨高精細(xì)度特征的完整三維模型數(shù)據(jù)，滿足科研人員對(duì)于蝙蝠頭骨計(jì)量級(jí)別的精度需求。

  部分掃描數(shù)據(jù)展示

  隨后，科研人員將掃描獲取的不同種類蝙蝠頭骨模型導(dǎo)入到3D數(shù)字化檢測軟件里，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析，得到的偏差數(shù)據(jù)報(bào)告被應(yīng)用于蝙蝠頭骨輪廓形態(tài)、進(jìn)化速率、咀嚼肌拉伸系數(shù)等類項(xiàng)的分析研究中。

  - 墨西哥兔唇蝠色譜圖 -

  - 索諾拉鼠耳蝠色譜圖 -

  目前，該項(xiàng)目的研究論文已成功發(fā)表。

  論文：食魚蝙蝠食性生態(tài)位擴(kuò)展影響因素與頭骨適應(yīng)性進(jìn)化研究

  掃描設(shè)備

  天遠(yuǎn)三維OKIO 5M工業(yè)級(jí)三維掃描儀，采用500萬像素進(jìn)口工業(yè)相機(jī)，掃描精度高達(dá)0.005mm;配合先進(jìn)的藍(lán)光光柵掃描技術(shù)，有利于避免受外界光線條件的影響，使得精準(zhǔn)測量工作變得更加輕松。

  小結(jié)

  在此案例中，高精度的3D數(shù)字化技術(shù)能夠幫助研究人員快速獲取完整的三維數(shù)據(jù)，為接下來的對(duì)比分析、數(shù)據(jù)推演等方面提供了重要的技術(shù)助力。

  3D數(shù)字化技術(shù)在生態(tài)科研領(lǐng)域的普及應(yīng)用，無疑是為生物科研數(shù)據(jù)的獲取提供了一個(gè)高效、準(zhǔn)確的方式，簡化研究人員的機(jī)械性工作，將更多時(shí)間精力投入課題研究。先臨三維也將繼續(xù)在各領(lǐng)域內(nèi)推廣高精度3D數(shù)字化技術(shù)，通過技術(shù)的普及，助力各行業(yè)各業(yè)的快速發(fā)展。

  往期推薦：3D數(shù)字化在巨口鯊解剖中的應(yīng)用

  在巨口鯊的解剖過程中，使用先臨三維3D掃描儀快速記錄下巨口鯊各部位完整三維數(shù)據(jù)，節(jié)省科研人員的測量時(shí)間，能夠在更短的時(shí)間內(nèi)完成解剖以及相關(guān)的科研工作，提高整體效率。