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コラム 2020.01.09 更新

タールピットでの化石のスキャン

タールピットでの化石のスキャン

あけましておめでとうございます!データデザインです。 突然化石の写真ですみません。お正月モードも終わり、今年もビシバシ3D技術のすばらしさを伝えていくのでよろしくお願いします! さて新年最初の更新となる今回は、Artec3Dのブログより、タールピットと呼ばれる天然アスファルトから発見されたたくさんの動物の化石の探査・保全にArtec社の3Dスキャナが役に立っているという記事の紹介です。

時は1万2000年前…(以下ブログ抜粋)

12,000年前、カリフォルニア州ロサンゼルスの中心部には、地面の下に潜んでいる天然アスファルト(別名「タール」)の埋蔵量が多くありました。 言うまでもなく、小川や池の底にはありません。 マンモス、バイソン、馬、地上ナマケモノ、ラクダなどの動物が喉の渇きを癒すために水に足を踏み入れると、表面にまで浸透していた非常に粘着性のアスファルトに引っかかることがあります。 バイソンやマンモスを閉じ込めるには、わずか1.5インチ(4 cm)の液体アスファルトで十分でした。
悲惨なオオカミ(Canus dirus)、サーベルタイガー(Smilodon fatalis)、アメリカのライオン(Panthera leo atrox)を含む捕食者は、彼らがどうしようもなく苦労し、簡単な食事と思われるものに閉じこもっていました。 すぐに捕食者と被食者の両方が容赦のないアスファルトに埋もれ、そこで彼らは飢えて死に、表面でゆっくりと腐敗し、それらの遺体のいくつかは最終的にアスファルトで飽和した堆積物に埋もれました。
ラブレアタールピットの博物館には、科学者が1906年に研究を始めて以来、同じ泡状のアスファルト鉱床から発掘された化石のコレクションがあります。 全体で、350万を超える標本がラブレアで発見されました。 長年にわたるタールピット。これらの化石は、放射性炭素の年代が5万年前のものです。
タールピットは、世界中の古生物学者にとって文字通りの宝庫であり、保存状態の良い膨大な数の標本が発見されています。 一例を挙げると、彼らはアスファルトが提供した何万もの化石に加えて、3,600以上の恐ろしい狼だけの遺体を発掘しました。
研究者は、放射性炭素年代測定や、環境の変化や人間への影響と相関する時間の経過に伴う生物の変化に関するデータを提供するその他の分子分析など、標本に関する多くの研究を行っています。 放射性炭素年代測定により、彼らはこれらの古代の植物、昆虫、鳥、爬虫類、両生類、哺乳類、および貝殻に正確な日付を付け、人間が到着して定住する数千年前のように、地域の環境がより明確に見えるようになります。
破壊的な試験の一種である放射性炭素年代測定の前に、博物館は研究のために原本を保存するために、化石の石膏模型を作ります。 DSLRカメラを使用した写真測量も各標本に短時間使用されましたが、処理時間が長くなり、棚や箱で待機している化石の膨大なバックログが発生しました。
その後、古生物学で使用されている3Dスキャン、ワークフローを大幅に高速化すると同時に、精度を高め、3Dプリントと視覚化を使用してさまざまな可能性を広げることに加えて、デジタルアーカイブへの扉を開けることについて学びました。
Artec認定再販業者Rapid Scan 3Dの3Dスキャンスペシャリストは、化石などの複雑な有機形状のオブジェクトのメトロロジーグレード3Dモデルを迅速に作成するプロフェッショナルなハンドヘルド構造光スキャナーであるArtec Space Spiderを紹介しました。 わずか数分で、最大0.55mmの精度を誇るSpace Spiderは、化石ごとに1時間以上かかっていた作業を行います。 ラピッドスキャン3Dのクリスストロングは、「化石や骨の3Dスキャンに必要なラブレアタールピットの詳細レベルを見ると、Artec Space Spiderが正しい選択であることは明らかでした。 Space Spiderはポータブルで使いやすく、初心者から上級ユーザーまで誰でも使用できます。色情報を含む高解像度データを数分でキャプチャできます。 長年にわたり航空宇宙および医療業界にArtecスキャナーを移植し、大きな成功を収めています。同じ技術は、骨や化石をスキャンするだけでなく、遺産の保存にも使用できます。」
ラブレアのイメージングスペシャリストキャリーハワードの言葉を借りると、 「スペーススパイダーは骨の複雑な形状を正確にキャプチャします。これらの形状と表面の特徴のいくつかは、バイソンのrib骨の広範な曲線から、短剣歯のネコの長い上顎犬歯、および短顔のクマの中足骨、さらに多くの例まで、キャプチャするのが困難ですがSpace Spiderでは、すべてを完全にリアルな高解像度カラー3Dでキャプチャできます。」 ハワードはさらに続けました。 「それらを迅速にスキャンして処理した後、他のユーザーと続けました。今では、これまでにないほど多くの標本を処理できるようになりましたが、写真測量では、この量の標本にかかる時間は3倍以上でした。」
ハワードのSpace Spiderを使用した3Dスキャンのプロセスは、ほとんどの場合数分かかります。 小さなターンテーブルに試料を置き、Space Spiderを取り上げ、スキャナーを上下に動かすとターンテーブルがゆっくり回転し、すべてのファセットをキャプチャします。 プロセス中、スキャナーのソフトウェアArtec Studioは、スキャンが実行されるとリアルタイムで表示します。 スポットが欠落している場合は、すぐに表示され、エリアを簡単にもう一度スキャンできます。その後、試料を裏返し、プロセスを繰り返します。
後処理はArtec Studioで行われます。 ArtecStudioでは、スキャンを統一された「完全なデジタルレプリカ」3Dモデルに合わせて登録し、OBJファイルとしてエクスポートしてアーカイブします。
最近、博物館は、最大10ミクロンの精度で小さな物体をスキャンするために設計された自動計測グレードのデスクトップ3DスキャナーであるArtec Microをテストしました。 博物館には、鳥の骨、淡水カタツムリ、さまざまな種を含むさまざまな植物や動物からの小さな標本の広範なコレクションがあります。 スキャンのワークフローは簡単です。 サンプルをMicroのスキャンプラットフォームにマウントするだけで、マウスを数回クリックするだけで、残りはスキャナーが処理します。 プラットフォームが揺れたり回転したりする一方で、マイクロの構造化された青色光とツインカメラは、あらゆる可能な角度から標本の表面のあらゆる特性をキャプチャします。 上の写真で見られるように、博物館の訪問者は、ガラスの反対側からリアルタイムで化石の3Dスキャンを表示するスクリーンと一緒に、Space Spiderをリアルタイムで見ることができます(Artec Studio経由)。 3Dスキャンウィンドウの向こう側には、博物館のFossil Labがあります。 これは、「フィッシュボウル」と呼ばれる遊び心のある半円形のガラス張りのラボです。子供も大人も、古生物学者をふるいにかけ、きれいにし、カタログを作成できます。
近くと遠くの研究者のためのオンライン3Dモデル標本データベースに関する考慮事項と講演、および学校や大学を含むさまざまなタイプのローカルおよび仮想の公共のアウトリーチは、博物館の焦点であり、今後も続きます。 現在、探査と開発の段階にある2つの追加プロジェクトでは、AR(拡張現実)を活用して、インタラクティブで没入型の展示を通じて、ラブレアタールピットの古生物学的リソースに対する市民の関与を高めます。 このようなプロジェクトは、科学の一般の知識を高め、社会のあらゆるレベルで科学的な誤解を減らすために、博物館のスペーススパイダーと他のデジタルテクノロジーで作成された3Dモデルから大いに恩恵を受けるでしょう。

3Dスキャナ、便利~~~~

長くなってしまって分かりにくかったと思いますが、化石や骨の細かい部分のスキャナにはArtec Space SpiderやArtec Microがとっても便利ってことです。 恐竜の姿も子供のころ図鑑で見たものと、今考えられている真の姿はかなり違いがありますよね(羽が生えてたり…)。 化学は日進月歩です。こうした科学や考古学の発展に3D技術も大きく貢献しているということを、博物館などに行ったら思い出してくださいね。 ではまた!

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