Modelado e impresión fotogramétrica tridimensional del esqueleto de un cetáceo utilizando como ejemplo una ballena de Omura varada en aguas de Hong Kong

Resumen

La morfología ósea de una ballena barbada semidesengrasada se documentó mediante fotogrametría con una cámara DSLR para generar modelos tridimensionales (3D) por computadora, que se imprimieron en 3D como réplicas de tamaño medio del original para fines educativos y de exhibición.

Resumen

La preparación de los esqueletos de los cetáceos, en particular de las ballenas barbadas, presenta un gran desafío debido a su alto contenido de lípidos y su tamaño poco común. La documentación de la morfología esquelética es importante para producir modelos precisos y confiables tanto para fines de investigación como educativos. En este artículo, utilizamos una ballena de Omura de 10,8 metros de largo varada en aguas de Hong Kong en 2014 como ejemplo para la ilustración. Este raro y enorme espécimen fue descarnado, macerado y secado al sol para producir el esqueleto para la investigación y la exhibición pública. La morfología de cada hueso se documentó mediante fotogrametría. El complejo contorno del esqueleto hizo que la sesión fotográfica automatizada fuera inadecuada y se utilizaron 3 métodos manuales en huesos de diferentes tamaños y formas. Las fotos capturadas se procesaron para generar modelos tridimensionales (3D) de 166 huesos individuales. El esqueleto se imprimió a medio tamaño con ácido poliláctico para fines de exhibición, que era más fácil de mantener que los huesos de cetáceos reales con alto contenido de grasa residual. Los huesos impresos reflejaban la mayoría de las características anatómicas del espécimen, incluida la región rostral arqueada y la faceta condilar caudal que se articulaba con Ce1, sin embargo, los forámenes en la sutura parieto-escamosa, que son carácter diagnóstico de Balaenoptera omurai, y un surco dentado en el hueso frontal en el extremo posterior del borde lateral no se presentaron claramente. Las sesiones de fotos adicionales o el escaneo de superficies en 3D deben realizarse en áreas con detalles meticulosos para mejorar la precisión de los modelos. Los archivos electrónicos del esqueleto 3D se publicaron en línea para llegar a una audiencia global y facilitar la colaboración científica entre investigadores de todo el mundo.

Introducción

Los varamientos de cetáceos ofrecen valiosas oportunidades para conocer su historia de vida, su salud biológica y su perfil, así como el efecto de las acciones antropogénicas en el ecosistema. La representación y el modelado tridimensional (3D) permiten una representación precisa de las medidas morfométricas que se pueden utilizar para cálculos biomecánicos y brindan información sobre diversos comportamientos fisiológicos^. Las adaptaciones morfológicas han permitido a estos animales sobrevivir en el océano, mientras que algunas patologías observadas en cetáceos varados podrían revelar su salud y perfil biológic....

Protocolo

1. Preparación

1. Monta el esqueleto de ballena semidesengrasado.
2. Designe un código para cada pedazo de hueso. El código se utilizará en la sesión de fotos, la generación de modelos 3D y la impresión 3D.

2. Fotogrametría

1. Ajustes de la cámara y el trípode
   1. Utilice un objetivo estándar con una distancia focal de 24-70 mm, un diámetro de 77-82 mm y un número f de 2,8 L. Evite los objetivos gran angular. Utilice un trípode compatible con altura ajustable de 40-150 cm.
   2. Ajuste el obturador entre 1/25 y 1/30, dependiendo de....

Resultados

En este estudio, se escanearon individualmente 166 piezas de hueso y los modelos 3D de resolución de 1 mm se guardaron en . Formato STL. El formato de estereolitografía registra la geometría de la superficie de los objetos 3D sin color ni textura, lo cual es común para la impresión 3D. El modelo 3D completo del esqueleto de la ballena de Omura se subió en línea para acceso público (https://www.cityu.edu.hk/cvmls/omura). La calavera fue impresa con una impresora 3D profesional debido a su gran tamaño. El resto del .......

Discusión

Los esqueletos para exhibición deben estar libres de aceite e inodoros. Los huesos de ballena son notoriamente aceitosos, lo que hace que su preparación sea excepcionalmente desafiante. Los restos óseos de una ballena azul juvenil varada en 1998 se exhibieron en el Museo Ballenero de New Bedford, Massachusetts. A pesar del tremendo tratamiento por parte de los profesionales, los huesos permanecieron amarillentos con un olor desagradable, y han estado rezumando aceite continuamente durant.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
EF 24-70mm 1:2.8 L II USM	Canon	NA	Lente
de cámara EOS 5DSR	Canon	NA	Cámara
ideaMaker 3.6.1	Raise 3D	NA	software de impresión 3D
MVKBFRL-LIVEUS	Manfrotto	NA	Trípode de cámara
N2 Plus	Raise 3D	NA	Impresora 3D
Agisoft Metashape 1.6.4 (Edición Profesional)	Software de modelado 3D	Agisoft	NA
Ácido poliláctico	Raise 3D	NA	Material de impresión 3D
Precision 9010 CPU: 2 x Computadora Xeon E5-2620 v3	Dell	NA