Высокотехнологичный метод наблюдения за подводными обитателями с помощью Artec Eva

19/05/2019

Исследователи Университета в Суонси использовали технологию для 3D-сканирования от Artec для создания индивидуальных меток морских животных с целью постоянного мониторинга их поведения и проведения исследований.

Если вы считаете, что 3D-сканирование не может иметь ничего общего с водой – подумайте еще раз! Профессиональные решения для 3D-сканирования от Artec применили в увлекательном проекте по изучению морских животных под руководством амбициозного аспиранта из Университета в Суонси Ллойда Хопкинса. Несмотря на то, что 3D-сканеры Artec пока не являются водонепроницаемыми, они, как оказалось, представляют собой отличное решение для точной оцифровки обитателей морских глубин. Используя сочетание портативного 3D-сканера Artec Eva и профессиональной программы САПР, Ллойд и члены его команды нашли инновационный эффективный подход к созданию индивидуальных меток для самых разнообразных подводных особей.

В Лаборатории Университета в Суонси занимаются изучением морской фауны при помощи передовой технологии кольцевания и ведущих средств визуализации данных. Они хотят знать больше о жизни удивительных животных в глубине океана, даже если они находятся вне поля зрения. Данные, считываемые с этих меток, например, скорость и уровень активности животного, содержат подробную информацию о миграции морских существ, а также о том, как различная темпертура воды в океане влияет на их поведение. Организованное в сотрудничестве с рядом других институтов и организаций, в числе которых Научно-технологический университет имени короля Абдаллы, Массачусетский технологический институт, Австралийский институт изучения морских организмов, Брауновский университет, Океанографический фонд Валенсии и благотворительный фонд исследования и сохранения популяции китовых акул Ecocean, исследование Ллойда посвящено поиску инновационных неинвазивных и простых в применении методов для установки меток на различных морских животных. Если метки закреплены слишком слабо – они не будут эффективны и даже могут быть утеряны. А если закрепить метку слишком сильно, это может вызвать стресс у животного.

Неудивительно, что безопасная и простая в применении технология нанесения меток на животных стала очень популярной в последние годы. И используется она не только в целях изучения поведения особей, но и в попытках сохранить популяции. “Развитие этической стороны вопроса кольцевания животных – большой шаг, однако возможности меток, которые дают нам новые технологии, зачастую используются не в полной мере”, – поясняет Ллойд.

Чтобы разработать новый метод установки метки с учётом особенностей строения тела, например, акулы, дельфина или черепахи, и использовать все возможности этих устройств, важно для начала иметь в распоряжении точные измерения тела каждого животного.

Ллойд искал решение, которое позволило бы быстро и безопасно сканировать морских особей в 3D. Также нужна была программа, которая предлагала бы полный набор инструментов для моделирования индивидуальных меток. Ллойд и члены его команды остановили выбор на наиболее популярном устройстве от Artec – 3D-сканере Eva, а также ПО Artec Studio 12 для сканирования и постобработки. Дистрибьютор Artec в золотом статусе Central Scanning Limited организовл обучение и провел консультации для того, чтобы команда Ллойда могла извлечь максимальную пользу, работая с профессиональными решениями Artec для 3D-сканирования.

Скан плавника голубой акулы

“Мы твердо уверены в том, что технологии 3D-сканирования будут широко применяться и станут стандартным инструментом исследований, подобных нашему”. (Ллойд Хопкинс)

Ллойд уверен, что 3D-сканирование – это оптимальный способ оцифровки крупных особей и получения точных данных для изучения и работы с ними.  Без этой важной технологии приходилось бы полагаться на приблизительную информацию, которая может трактоваться неверно.

“Когда мы приняли решение об использовании метода 3D-сканирования, то довольно быстро выбрали бренд Artec из-за его универсальности, функциональности и фантастически мощном ПО, которое берёт на себя большую часть работы”. (Ллойд Хопкинс)  

В данном проекте использован легкий 3D-сканер Artec Eva для быстрой и точной оцифровки как умерших, так и живущих морских особей, таких, как акулы, черепахи и дельфины, а также некоторые рыбы и крабы.

Eva обеспечил необходимые данные измерений, работая как в помещении, так и на открытом воздухе. Благодаря портативному аккумулятору Artec 3D, сканировать можно где угодно, даже у воды! За несколько дней удалось собрать нужную информацию о различных особях. Исследователи убедились в том, что технология 3D-сканирования экономит невероятное количество времени и поразительно проста на практике, несмотря на то, что считывание мокрых, блестящих и движущихся объектов – довольно трудная задача для большинства 3D-сканеров!

3D-изображение головастой морской черепахи

Процесс представлял собой следующее: вначале Ллойд и члены его команды создавали высококачественный скан животного. В случае с акулами, черепахами и дельфинами – это были уже умершие особи, находящиеся в хранилище Океанографического аквариума Валенсии. Один из плавников акулы, которую сканировал Ллойд, был изогнут вследствие хранения в небольшом рефрижераторе. Однако, это не вызвало трудностей, поскольку с помощью сканера Ллойд смог произвести ряд измерений плавника и затем достроить его цифровую модель.

Но некоторые из сканируемых животных были очень даже живыми! При оцифровке дельфина, к примеру, тренеры смогли приманить это умное животное к бортику бассейна, где Ллойду удалось быстро сделать подробные 3D-снимки красивых плавников дельфина. Снимков с разных сторон по отдельности было достаточно: их затем объединили в программе для сканирования и постобработки Artec Studio 12.

После сканирования животных, создание 3D-модели производилось в несколько этапов:

На основании данных сканирования с помощью ПО Autodesk Meshmixer и САПР-программы Fusion 360 была построена точная модель животного. В Autocad Fusion 360 Ллойд сконструировал модель метки вокруг полученных изображений и воссоздал силуэт плавника на основе данных измерений. Затем, используя Meshmixer, он редактировал сетку, т.е., например, смягчил очертания вдоль линий совмещения и внес правки на участках, которые было труднее всего сканировать, например, рот дельфина.

Модель индивидуальной метки для животного была готова к печати и испытаниям на практике. Усилия были вознаграждены. Новый продукт оказался в разы лучше по сравнению с прежними, которые изготавливались на основе измерений, сделанных вручную.

Ллойд рассказывает, что информация, полученная путём 3D-сканирования, гораздо более точная и надежная, чем данные, извлекаемые традиционным способом, т.е. вручную, поскольку последние требуют больше времени, сопряжены с ошибками и не содержат сведений о том, как эти измерения соотносятся в пространстве с животным. Можно изготовить слепки, чтобы скопировать форму, но этот способ применим только к небольшим животным или частям тела животного. Процесс снятия слепка занимает немало времени и сложно реализуем в случаях с животными, так как они не могут долго оставаться неподвижными!

3D-изображение дельфина  

За короткое время Ллойду и членам его команды удалось успешно собрать все необходимые данные. Несмотря на то, что проект еще не завершен, 3D-снимки морских животных, в особенности дельфина, уже привлекли внимание тренеров и ветеринаров в Испании. Впечатленные возможностями 3D-сканирования, изучающие животных специалисты говорят, что эта технология поможет им существенно сократить продолжительность выполнения таких ветеринарных задач, как мониторинг роста и проведение вскрытия умерших особей, в процессе которого требуется производить множественные измерения.

Связаться с нами