高精度三维扫描技术扫描蝙蝠头骨,助力动物生态学研究

2021-08-11

  随着3D数字化技术的不断普及,其应用范围逐渐扩展,特别是在科学研究领域。今天,小编就和大家分享一下,先临三维的三维扫描仪在动物生态学研究中的应用。

  在动物生态学研究中,其中一项非常重要的工作为测量,记录下同一物种不同时期的变化过程,或者不同物种在一定阶段的进化差异。在传统方式下,测量方式过程繁琐且误差较大。3D数字化技术加入生物科学研究,能够克服这一难点。

  案例背景

  近期,国内某高校动物生态学科研人员在做“食鱼蝙蝠食性生态位扩展影响因素与头骨适应性进化”项目研究时,需要对蝙蝠标本进行3D数据采集,以便后续建立标本数据库,进行不同地域同类物种进化方向的研究分析。


  小编解读:全球约有1000多种蝙蝠,因生态环境不同,蝙蝠在食性的进化上也富有多样性,如果实,花粉,花蜜,血液等。但在这些种类中,有4种“异类”蝙蝠像猫一样,喜欢吃鱼,该种类统称为食鱼蝙蝠。

  传统数据采集方式

  以往,研究人员采集标本数据方式一般是采用相机对蝙蝠头骨轮廓进行拍摄,然后再通过二维图片进行三维建模,获取模型数据。但这种获取方式弊端明显,如:

  1. 蝙蝠头骨表面特征细节丰富,尺寸最大2cm,最小在1cm以内,相机拍摄无法完全捕捉物体表面细节

  2. 照片建模过程繁琐,耗时长。

  3. 模型数据不够准确,后续进行物种进化分析时容易出现论证不足,需重复工作的情况,效率低下。

  4. 在测量过程中需要反复摆放标本,而蝙蝠头骨较脆弱,容易损坏。

  基于此,科研人员选择使用了天远三维(先临子公司)OKIO 5M 工业级3D扫描仪对蝙蝠头骨进行数据采集。

  3D数字化解决方案


  图片来源:左图百度搜索,右图知乎作者黑眼圈

  扫描如硬币般大小的蝙蝠头骨标本样件,天远三维OKIO系列产品具有一定优势。OKIO 5M采用500万像素高分辨率工业相机,扫描精度高达0.005mm,搭配智能转台,几分钟内便获取了蝙蝠头骨高精细度特征的完整三维模型数据,满足科研人员对于蝙蝠头骨计量级别的精度需求。








  部分扫描数据展示

  随后,科研人员将扫描获取的不同种类蝙蝠头骨模型导入到3D数字化检测软件里,进行数据对比分析,得到的偏差数据报告被应用于蝙蝠头骨轮廓形态、进化速率、咀嚼肌拉伸系数等类项的分析研究中。









  - 墨西哥兔唇蝠色谱图 -









  - 索诺拉鼠耳蝠色谱图 -

  目前,该项目的研究论文已成功发表。

  论文地址:

  https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CDFD&dbname=CDFDLAST2021&filename=1020657090.nh&v=mPTRAgP6uXDHRx4wglmeufxud9goLO1S9F%25mmd2BCxQGj4C6jzlsqs9aPL8a1oq9JWvdv

  扫描设备


  天远三维OKIO 5M工业级三维扫描仪,采用500万像素进口工业相机,扫描精度高达0.005mm;配合先进的蓝光光栅扫描技术,有利于避免受外界光线条件的影响,使得精准测量工作变得更加轻松。

  小结

  在此案例中,高精度的3D数字化技术能够帮助研究人员快速获取完整的三维数据,为接下来的对比分析、数据推演等方面提供了重要的技术助力。

  3D数字化技术在生态科研领域的普及应用,无疑是为生物科研数据的获取提供了一个高效、准确的方式,简化研究人员的机械性工作,将更多时间精力投入课题研究。先临三维也将继续在各领域内推广高精度3D数字化技术,通过技术的普及,助力各行业各业的快速发展。

  往期推荐:3D数字化在巨口鲨解剖中的应用

  在巨口鲨的解剖过程中,使用先临三维3D扫描仪快速记录下巨口鲨各部位完整三维数据,节省科研人员的测量时间,能够在更短的时间内完成解剖以及相关的科研工作,提高整体效率。


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