3D掃描儀

·         Artec Eva

概要：斯旺西大學(xué)使用Artec 3D掃描科技為海洋生物定制標簽以用于海洋生物研究，持續追蹤動(dòng)物行為。

目標：使用Artec Eva手持式3D掃描儀捕獲包括鯊魚(yú)、海豚、海龜在內的海洋生物，獲得準確的測量數據，以制作并打印定制標簽。

使用工具：Artec Eva, Artec Studio 12

如果您覺(jué)得3D掃描和水不能和諧共生，那你就錯了！Artec專(zhuān)業(yè)3D掃描解決方案目前正參與一項令人激動(dòng)的海洋生物項目，該項目由斯旺西大學(xué)一位年輕有為的博士生Lloyd Hopkins主持。盡管Artec 3D掃描儀目前還不防水，但它們依然可以成為準確捕獲深海居民的理想方案。通過(guò)結合使用便攜式Artec Eva 3D掃描儀和專(zhuān)業(yè)CAD軟件，Lloyd及其團隊找到了一種全新方式，為多種海洋生物高效定制標簽。

斯旺西大學(xué)動(dòng)物運動(dòng)實(shí)驗室（SLAM）使用新標簽技術(shù)和領(lǐng)先的數據視覺(jué)技術(shù)研究海洋生物。這么做的目的在于，進(jìn)一步了解海洋深處的神奇動(dòng)物，即使我們平時(shí)不常見(jiàn)到它們。通過(guò)定制化標簽收集到的重要數據，例如動(dòng)物運動(dòng)的速度和活躍度，能提供關(guān)于海洋生物遷徙規律的大量信息，以及海水溫度對動(dòng)物行為的影響。Lloyd還與其他許多機構展開(kāi)合作，包括阿卜杜拉國王科技大學(xué)、麻省理工、澳大利亞海洋科學(xué)研究所、布朗大學(xué)、瓦倫西亞Oceanografic基金會(huì )、Ecocean鯨鯊研究保護組織，重點(diǎn)研發(fā)為不同海洋生物制作標簽的全新方式，無(wú)創(chuàng )傷，易使用。如果這些標簽太松， 便起不到效果，甚至還會(huì )脫落。太緊的話(huà)，又會(huì )使動(dòng)物感到緊張。

動(dòng)物標簽技術(shù)安全且便于管理，所以近年來(lái)自然變得很受歡迎，不僅常用于動(dòng)物行為研究，還常用于動(dòng)物保護和管理?！皹撕灱夹g(shù)的倫理化發(fā)展是一項重要的里程碑，但是能充分量化并模擬標簽對動(dòng)物影響的新技術(shù)目前還沒(méi)有被充分利用，”Lloyd說(shuō)道。

為給鯊魚(yú)、海豚、海龜等海洋生物開(kāi)發(fā)全新貼身的標簽技術(shù)，并模擬效果，我們必須首先獲得每個(gè)動(dòng)物體型結構的精確測量值。

Lloyd正在研究如何為海洋生物進(jìn)行快速安全的3D掃描。他還需要一款軟件，配備讓操作者自由發(fā)揮的各項工具，以制作個(gè)性化標簽。他們選擇了Artec暢銷(xiāo)的3D掃描儀Artec Eva，并配合使用Artec Studio 12掃描與后期處理軟件。Artec金牌授權經(jīng)銷(xiāo)商Central Scanning Limited提供了必要的培訓與咨詢(xún)服務(wù)，確保Lloyd及其團隊能充分利用Artec專(zhuān)業(yè)3D掃描解決方案。

大青鯊鰭掃描效果

“我們相信，3D掃描技術(shù)很快將成為這類(lèi)研究廣泛使用的主流方式?！?Lloyd Hopkins

Lloyd表示，3D掃描是捕獲大型動(dòng)物、獲取可靠數據的方式，我們還能輕松查看并處理這些數據。如果沒(méi)有這項重要技術(shù)，大多數研發(fā)過(guò)程就只能依賴(lài)那些零星的預估數據，無(wú)法應用到真實(shí)環(huán)境中。

“當我們決定使用3D掃描技術(shù)后，Artec這個(gè)品牌很快脫穎而出，因為他們的產(chǎn)品易于使用，功能齊全，軟件強大，能自動(dòng)完成很多工作?！薄?Lloyd Hopkins

Lloyd及其團隊為該項目挑選了Artec Eva 3D掃描儀，快速準確地捕獲海洋生物標本與活體的3D數據，包括鯊魚(yú)、海龜、海豚，以及一些魚(yú)類(lèi)和蟹類(lèi)。

Eva可同時(shí)支持室內外的動(dòng)物掃描，因此能確保獲得所需的測量數據。得益于A(yíng)rtec 3D便攜電池組，掃描可以不再受到地點(diǎn)的限制，哪怕就在水池邊！團隊僅僅花了幾天時(shí)間，就獲得了不同物種的所需信息，可以說(shuō)這次的3D掃描非常省時(shí)，操作也很簡(jiǎn)單，因為通常掃描這類(lèi)潮濕、反光的活體動(dòng)物，對大多數3D掃描儀而言都十分困難！

大型赤蠵龜3D掃描

整個(gè)項目的流程如下：首先，Lloyd及其團隊對動(dòng)物完成高質(zhì)量掃描。就鯊魚(yú)、海龜、海豚而言，瓦倫西亞Oceanografic水族館就有保存的動(dòng)物標本。由于Lloyd需要掃描的一塊鯊魚(yú)鰭被存放在一個(gè)小型冷凍室，所以呈彎曲狀。然而，這并不是什么難題，他順利捕獲了魚(yú)鰭的幾組數據，并創(chuàng )建了模型。

然而，一些3D掃描的動(dòng)物都是鮮活的生物！比如在捕獲海豚時(shí)，馴獸師必須引誘這些高智商動(dòng)物游到水池邊，便于Lloyd為它們美麗的鰭進(jìn)行快速細致的掃描。其實(shí)，只要掃描一邊的鰭就足夠了，因為另一側可以在A(yíng)rtec Studio 12掃描與后期處理軟件中復制并合成。

為動(dòng)物完成3D掃描后，標簽3D模型的制作包括如下幾步：

通過(guò)Autodesk Meshmixer和Fusion 360 CAD軟件將這些掃描數據直接圍繞掃描好的動(dòng)物，用于標簽設計。通過(guò)Autocad Fusion 360，Lloyd圍繞掃描數據，設計并構建好標簽，隨即通過(guò)收集的測量值，重建魚(yú)鰭。隨后，使用Meshmixer調整網(wǎng)格，如模糊處理縫合的線(xiàn)條，修整高難度掃描區（如海豚嘴部）。

設計好符合動(dòng)物體型的標簽后，就能打印和進(jìn)行實(shí)體測試了。功夫不負有心人。最終成品的大小遠遠超過(guò)那些手動(dòng)測量制作而成的標簽。

Lloyd表示，通過(guò)3D掃描收集的信息與傳統手動(dòng)方式相比，更為穩定和精確，因為傳統捕獲方式非常耗時(shí)，容易出錯，而且很難理解這些空間數據與動(dòng)物的關(guān)系。雖然我們可以使用模具來(lái)制作完成的體形，但這種方式只適用于小型生物或部分軀體。而且制模也要花費大量時(shí)間，因為需要等模具成形，此外，這也并非好的方式，因為鮮活的動(dòng)物無(wú)法保持長(cháng)時(shí)間靜止不動(dòng)！

海豚3D掃描

Lloyd及其團隊最終得以在短時(shí)間內獲得了全部所需的精確數據。盡管該項目還在持續進(jìn)行，但海洋生物的3D掃描，尤其是海豚的3D掃描，已經(jīng)吸引到西班牙馴獸師和獸醫們的注意。動(dòng)物學(xué)專(zhuān)家十分看好3D科技的各種可能，他們表示，這項科技可以幫助獸醫節省大量時(shí)間，比如觀(guān)察動(dòng)物成長(cháng)，或進(jìn)行尸體解剖，因為尸體的測量值非常重要。