È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

Articolo metodologico

Modellazione e stampa fotogrammetrica tridimensionale dello scheletro di cetaceo utilizzando come esempio una balena di Omura spiaggiata nelle acque di Hong Kong

3.5K visualizzazioni

DOI:

10.3791/61700

3 settembre 2020

* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

La morfologia ossea di una balena semi-sgrassata è stata documentata mediante fotogrammetria con una fotocamera DSLR per generare modelli tridimensionali (3D) al computer, che sono stati stampati in 3D come repliche a metà dell'originale per scopi espositivi ed educativi.

Abstract

La preparazione degli scheletri dei cetacei, in particolare dei fanoni, rappresenta una grande sfida a causa del loro alto contenuto lipidico e delle dimensioni non comuni. La documentazione della morfologia scheletrica è importante per produrre modelli accurati e affidabili sia per scopi di ricerca che per scopi educativi. In questo articolo, abbiamo utilizzato una balena di Omura lunga 10,8 metri arenatasi nelle acque di Hong Kong nel 2014 come esempio per l'illustrazione. Questo raro ed enorme esemplare è stato scarnificato, macerato ed essiccato al sole per produrre lo scheletro per la ricerca e l'esposizione pubblica. La morfologia di ciascun osso è stata poi documentata mediante fotogrammetria. Il complesso contorno dello scheletro ha reso inadeguato il servizio fotografico automatizzato e sono stati utilizzati 3 metodi manuali su ossa di diverse dimensioni e forme. Le foto catturate sono state elaborate per generare modelli tridimensionali (3D) di 166 singole ossa. Lo scheletro è stato stampato a metà dimensione con acido polilattico per scopi di visualizzazione, che era più facile da mantenere rispetto alle ossa dei cetacei con un alto contenuto di grasso residuo. Le ossa stampate riflettevano la maggior parte delle caratteristiche anatomiche del campione, tra cui la regione rostrale incurvata e la faccetta condilare caudale che si articolava con Ce1, ma i forami sulla sutura parieto-squamosa, che sono il carattere diagnostico dei Balaenoptera omurai, e un solco dentellato sull'osso frontale all'estremità posteriore del bordo laterale non erano chiaramente presentati. È necessario eseguire servizi fotografici extra o scansioni 3D della superficie su aree con dettagli meticolosi per migliorare la precisione dei modelli. I file elettronici dello scheletro 3D sono stati pubblicati online per raggiungere un pubblico globale e facilitare la collaborazione scientifica tra i ricercatori di tutto il mondo.

Introduzione

Gli spiaggiamenti di cetacei offrono preziose opportunità per conoscere la loro storia di vita, la salute biologica e il profilo, nonché l'effetto delle azioni antropiche sull'ecosistema. La rappresentazione e la modellazione tridimensionale (3D) consentono una rappresentazione accurata delle misurazioni morfometriche che possono essere utilizzate per calcoli biomeccanici e forniscono informazioni su vari comportamenti fisiologici1. Gli adattamenti morfologici hanno permesso a questi animali di sopravvivere nell'oceano, mentre alcune patologie osservate nei cetacei spiaggiati potrebbero rivelare la loro salute ....

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Protocollo

1. Preparazione

  1. Assemblare lo scheletro di balena semi-sgrassato.
  2. Designa un codice per ogni pezzo di osso. Il codice verrà utilizzato nel servizio fotografico, nella generazione del modello 3D e nella stampa 3D.

2. Fotogrammetria

  1. Impostazioni della fotocamera e del treppiede
    1. Utilizzare un obiettivo standard con lunghezza focale di 24-70 mm, diametro di 77-82 mm e numero f di 2,8 L. Evitare obiettivi grandangolari. Utilizzare un treppiede compatibile con altezza regolabile di 40-150 cm.
    2. Impostare l'otturatore da ....

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Risultati

In questo studio, 166 pezzi di osso sono stati scansionati individualmente e i modelli 3D con risoluzione di 1 mm sono stati salvati in formato . Formato STL. Il formato stereolitografico registra la geometria della superficie degli oggetti 3D senza colore o texture, che è comune per la stampa 3D. Il modello 3D completo dello scheletro della balena di Omura è stato caricato online per l'accesso pubblico (https://www.cityu.edu.hk/cvmls/omura). Il teschio è stato stampato con una stampante 3D professionale a causa d.......

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Discussione

Gli scheletri per l'esposizione devono essere privi di olio e inodori. Le ossa di balena sono notoriamente oleose, il che rende la loro preparazione eccezionalmente impegnativa. Un giovane balenottera azzurra spiaggiato nel 1998 ha esposto i suoi resti scheletrici nel New Bedford Whaling Museum, nel Massachusetts. Nonostante l'enorme trattamento da parte di professionisti, le ossa sono rimaste giallastre con un odore sgradevole e trasudano olio continuamente da oltre 20 anni

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Gli autori desiderano ringraziare il Dipartimento per l'Agricoltura, la Pesca e la Conservazione e la Regione Marina delle Forze di Polizia di Hong Kong del Governo della Regione Amministrativa Speciale di Hong Kong per il loro sostegno in questo progetto. Un sincero apprezzamento è esteso anche al personale e agli studenti della City University di Hong Kong per il grande sforzo profuso nella scarnitura e nel trattamento dello scheletro di balena di Omura. Gli autori ringraziano il Dipartimento di Malattie Infettive e Salute Pubblica della City University di Hong Kong per il sostegno finanziario al costo di questa pubblicazione. Un ri....

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
EF 24-70mm 1:2.8 L II USMCanonNAObiettivo della fotocamera
EOS 5DSRCanonNAFotocamera
ideaMaker 3.6.1Raise3D NASoftware di stampa 3D
MMKBFRL-LIVEUSManfrottoNATreppiede per fotocamera
N2 PlusRaise 3DNAStampante 3D
Agisoft Metashape 1.6.4 (Professional Edition)AgisoftNASoftware di modellazione 3D
Acido polilatticoRaise 3DNAMateriale per la stampa 3D
Precision 9010 CPU: 2 x Xeon E5-2620 v3DellNAComputer

Riferimenti

  1. Adamczak, S. K., Pabst, A., McLellan, W. A., Thorne, L. H. Using 3D models to improve estimates of marine mammal size and external morphology. Frontiers in Marine Science. 6, (2019).
  2. Kemper, C. M., et al. Cetacean captures, strandings and mortalities in South Australia 1881-2000, with special reference to human interactions. Australian Mammalogy. 27 (1), 37-47 (2005).
  3. Díaz-Delgado, J., et al.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Ristampe e permessi

Tag

Modellazione fotogrammetricaStampa 3DDocumentazione osseaPreparazione dello scheletroStampa in acido polilatticoPubblicazione di file elettroniciAnalisi delle caratteristiche anatomicheCollaborazione scientifica

Questo articolo è stato pubblicato

Video in arrivo