3D扫描技术助力霸王龙化石拼接

06/07/2017

来自荷兰4Visualization公司的Valentin Vanhecke扫描了一副保存完好的恐龙骨架,这是一头生活在6600万年前的巨型恐龙。新搭建好的恐龙骨架正在当地博物馆展出。

2013年,在美国蒙大拿州发现的霸王龙骨架(也被称作Trix)对古生物学界来说是一则令人震惊的大新闻:超过80%的骨骼都保存完好,使得Trix成为史上保存最完好的三大霸王龙骨架之一。

这些骨架由位于荷兰莱顿的自然生物多样性中心的员工发掘,目前恐龙骨架也正在此地展览。备展期间,中心与3D扫描服务提供商4Visualization的创始人兼所有人Valentin Vanhecke签了约。Valentin的职责便是在现场对整体化石以及单独的骨骼进行扫描。随后,3D模型被用于搭建整副骨架:缺失的骨骼进行建模、3D打印,最后放置填补在缺失部位。

Valentin两次拜访了美国蒙大拿州南部的黑山学院,并在这里进行了Trix骨骼的扫描准备工作。扫描任务使用Artec Eva 3D对象扫描仪完成,由Artec金牌合作商4C Creative CAD CAM Consultants提供。

Valentin Vanhecke正在扫描霸王龙骨架

“太神奇了,” Valentin说道。“一切工作都由Eva完成,最后有两截仅有几厘米长的尾椎骨…但我还是完成了,不过它们已经是允许扫描的最小尺寸了。另一端就是头骨,大概2米长,细节丰富,还有不少反常之处和凹陷区域,比如眼窝和鼻腔通道。”

Artec Studio 11中的霸王龙头盖骨

小型骨骼花费了两周时间扫描,整个骨架花了一天。所有骨骼的扫描分辨率在0.3毫米左右。

这是霸王龙的部分下颚骨。圆形孔洞为另一头恐龙留下的齿印。但这一伤口并不致命,很快就痊愈了。

“随后我在我的办公室内对所有骨骼进行了后期处理,基本都是我下班后在公司完成的,” Valentin说道。“于是,这就好像我面对了一盒有200块拼图、但没有整体效果图的拼图盒。”

Valentin根据骨骼尺寸或细节,以0.3或0.5毫米的分辨率在3D扫描仪软件Artec Studio 11中对所有骨骼进行了平滑融合。文件大小从200Mb到1000Mb不等。Valentin对网格缩小了十倍,并把它们加载到同一个项目中,与完整骨骼的整体扫描合并。

在Artec Studio 11中拼接头盖骨、椎骨和肋骨

对霸王龙缺失的骨骼还进行了对称复制并打印。对称复制在Meshmixer中完成,打印完成后,还添加了部分色彩。

“如果发现霸王龙有缺失骨骼,我会借用其他标本模型,” Valentin.说道。“比如脚部就借用自另一头霸王龙Sue,部分缺失的椎骨借用自Stan。右腿被发现时是完整的,但左腿缺失,所以其实现在Trix是在用两条右腿‘走路’。”

所有缺失的骨骼都用Ultimaker 3D打印机完成打印。

霸王龙完整3D骨骼

“拼接拼图是一件非常乏味的工作,尤其这副骨架从鼻尖至尾部长达13米,” Valentin说道。“开始,我希望以高精度呈现每一块骨骼,但后来发现这样扫描,电脑工作量太大,所以我只能对所有骨骼进行简化。”

随后,上传至网络前还要进一步压缩,以确保普通电脑也能查看。荷兰国家电视在《霸王龙探险之旅》电影中还拍摄了该模型,您可以在Sketchfab的4Visualization页面上查看模型。

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