Momia egipcia convertida en modelo 3D por medio del escaneo 3D y la tomografía computarizada

25/10/2017

Artec 3D y Volume Graphics combinan una exploración texturizada en 3D de una antigua momia egipcia con su tomografía computarizada para obtener el modelo 3D más preciso de la momia hasta la fecha, la cual muestra tanto sus detalles exteriores como los interiores en un mismo modelo.

Los mundos previamente separados de la exploración 3D y la tomografía computarizada se han unido para producir un modelo cotejado único: el de una momia egipcia antigua. La información sobre la geometría y la textura o el color de la momia, recopilada con el escáner Artec Eva 3D, se colocó sobre una tomografía computarizada, realizada con un escáner AXIOM Siemens CT. El resultado es una copia digital de la momia que muestra cómo se ve en el exterior y en el interior.

A la vez que proporciona detalles que abarcan todo sobre la estructura interna del cuerpo, un escáner tipo TC no puede obtener los colores y no llega a producir una representación completamente realista del objeto. Ahora, gracias a una nueva función en el software Volume Graphics Version 3.1, el cual es líder en el mercado de análisis y visualización de datos industriales en 3D tipo CT, los dos conjuntos de datos se pueden combinar con el clic de un botón.

El proyecto momia Sherit es una de las primeras aplicaciones de esta nueva función. Sherit, antiguo vocablo egipcio que significa "pequeño", es un niño egipcio momificado que murió hace dos milenios. Actualmente reside en el Rosicrucian Egyptian Museum en San José, California.

"Para nosotros, el valor de este proyecto es dar vida a la historia de esta niña", dice Julie Scott, Directora del Rosicrucian Egyptian Museum. "Vino a nuestro museo aproximadamente en 1930, pero sabíamos muy poco sobre ella. Queríamos encontrar una manera de aprender más sobre quién era ella sin dañar sus envoltorios de momia".

La momia Sherit como una representación combinada de CT y escáner óptico: la malla azul claro solo tiene fines ilustrativos. Simboliza la combinación que ahora es posible, de escaneos de superficie coloreadas en 3D y los datos tridimensionales internos obtenidos mediante una tomografía computarizada.

Sherit se sometió a una tomografía computarizada en 2005, lo que permitió a los investigadores determinar su edad y estado de salud aproximados. La niña tenía entre cuatro y medio y seis años cuando murió. Su cuerpo estaba envuelto en lino fino y cubierto con pendientes redondos, un amuleto y un collar de época romana, lo que sugiere que provenía de una familia adinerada. Los médicos involucrados en la investigación creen que ella probablemente murió de disentería o meningitis.

"Actualmente presentamos un video de esta investigación en el rincón de la ciencia del museo", dice Julie Scott. "Tenemos la intención de presentar un nuevo video allí prontamente. La nueva presentación será mucho más interactiva. Nuestra esperanza es que esta nueva tecnología ayude a inspirar a los asistentes a relacionarse profundamente con esta pequeña niña que vivió hace tantos años".​

La exploración CT de Sherit se combinó con una exploración 3D de alta precisión, tomada con el escáner 3D que se sostiene con la mano, el Eva de Artec, que proporcionó una imagen en 3D y a todo color de la superficie exterior de la momia.

"Elegimos el escáner de Artec porque es una de las mejores formas de incrementar los detalles de una tomografía computarizada con una malla de superficie de color que luego podríamos importar en la última versión de nuestro software VGSTUDIO MAX", dice Christof Reinhart, director general de Volume Graphics. "El escáner de Artec es fácil de usar y combina un tamaño compacto con una captación de superficie de alta calidad. El manejo del dispositivo es muy conveniente debido a su tamaño relativamente pequeño y alta velocidad de captura. Al mismo tiempo nos permite capturar la superficie del objeto en 3D con alta precisión y, lo más importante, en color, la única dimensión que aún falta en la TC. Estamos muy satisfechos con los resultados. La calidad superó nuestras expectativas".

El uso de la tecnología de escaneo 3D de luz estructurada de Artec permitió hacer un escaneo rápido sin tener que conectar objetivos a la frágil superficie de la momia. Los escáneres de Artec 3D ofrecen imágenes tridimensionales de alta resolución con una profundidad de color de 24 bits por píxel que muestra los colores reales del objeto y, gracias a la función de visualización mejorada del software Artec Studio 12, el usuario que trabaja con los datos tridimensionales puede verlo, al rotar, como escaneos completos y no como nubes de puntos, lo que hace que sea mucho más conveniente editar e inspeccionar el modelo 3D.

"Esta momia fue bastante fácil de escanear, ya que presentaba una geometría compleja, textura variada, no repetitiva e imperfecciones de la superficie natural", dice Anna Galdina, de Artec, quien escaneó la momia. "La única dificultad menor a la que me enfrenté fue la solicitud del museo de no sostener el escáner sobre la momia. Esto limitó el alcance de los ángulos que podía capturar, pero gracias a la versatilidad del escáner no fue un gran problema."​

Escaneando la momia Sherit con el Eva de Artec, haciendo uso del paquete de baterías de Artec.

Anna contaba con 30 minutos para completar el escaneo pero lo hizo mucho más rápido, en menos de 10 minutos. "Luego decidí hacer algunas exploraciones adicionales, ajustando la configuración en Artec Studio, para ver cómo iba a funcionar", dice. "Además, utilicé el tiempo restante para comprobar si capturaba todas las grietas y cavidades".

El procesamiento inicial de los datos se realizó en el sitio en sólo unos minutos. "Cuando regresamos a la oficina procesamos una versión de mayor resolución en aproximadamente 1.5 horas", dice Anna. "El cliente quería varias versiones del modelo en diferentes resoluciones, las cuales preparé después también".

Anna realizó un total de cinco modelos en .obj con texturas .png, .ply y .wrl, tamaños que van desde 600,000 a 27 millones de polígonos. "En general, estaba muy emocionada de participar en este proyecto", dice ella. "Nunca antes había visto exploraciones de Artec 3D combinadas con tomografías computarizadas. ¡Los resultados son increíbles! Ambos conjuntos de datos se alinearon perfectamente bien entre sí, y ahora puedes ver todos los detalles de la superficie exterior de la momia y también ver qué contiene dentro, ¡eso es increíble!”

El modelo 3D de la momia Sherit, creada con el escáner 3D Eva de Artec, obtenido en el software Artec Studio 12.

La imagen en 3D se guardó como una malla texturizada, que contiene datos de color y geométricos. La tomografía computarizada detectó la estructura interna completa de la momia de forma no destructiva, un área que permaneció oculta para el escáner óptico 3D. A partir de la tomografía computarizada se calculó el volumen tridimensional, que incluía toda la información material y geométrica.

Luego, todo lo que quedaba por hacer era combinar ambas exploraciones en un solo modelo 3D. Para esto, la malla con textura se colocó sobre la superficie del objeto calculada a partir de la tomografía computarizada. El resultado fue una momia que es la copia digital más exacta del original hasta la fecha, tanto en el exterior como en el interior.

Todo el trabajo de fusión se realizó en VGSTUDIO MAX, el software de gama alta de Volume Graphics para la visualización y el análisis de datos industriales de CT, cuya última versión puede leer datos .obj y .ply.

"Será emocionante ver lo que harán los usuarios de nuestro software ahora que pueden agregar otra dimensión a sus datos de volumen", dice Christof Reinhart. "Al agregar nubes de puntos de colores y mallas, estamos fusionando los mundos de los escáneres ópticos y CT. ¡Estamos muy emocionados de ver cómo se usará esta función!"

Anteriormente, los objetos escaneados con CT tenían que ser coloreados manualmente para darle un aspecto realista a la superficie, pero este paso ya no es necesario si se emplea la combinación de escaneo con textura 3D y tomografía computarizada. Las mallas texturizadas pueden importarse en el software Volume Graphics Version 3.1 y fusionarse con los datos CT para obtener una documentación más significativa, una representación precisa y realista y un análisis visual completo del objeto.

Los campos de aplicación obvios son la protección del patrimonio cultural, la medicina forense, la arqueología, la antropología y las ciencias médicas. Sin embargo, también hay posibles aplicaciones industriales. Por ejemplo, la combinación de mallas texturizadas con CT se puede usar para examinar detalles en el interior de un objeto en contexto con detalles de color en la superficie.

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