挑戰(zhàn)：捕獲大型水生哺乳動(dòng)物（如鯨魚(yú)）的數(shù)據(jù)，搭建全彩3D模型，用于水生野生動(dòng)物的法醫(yī)鑒定、研究和保護(hù)工作。

解決方案：Artec Eva、Artec Space Spider、Artec Leo、Artec Ray、Artec Studio、CT scans

效果：使用Artec 3D各款掃描儀成功捕獲鯨魚(yú)、海豚、海龜?shù)人鷦?dòng)物的數(shù)據(jù)，同時(shí)還詳細(xì)記錄了可能會(huì)導(dǎo)致這些動(dòng)物傷亡的船舶及及其受損表面信息。將研究成果和保護(hù)建議分享給政府機(jī)構(gòu)、航運(yùn)公司等利益相關(guān)方，共謀水生動(dòng)物保護(hù)之策，力求探索出行之有效的動(dòng)物傷亡預(yù)防方案。

為何選擇Artec 3D：Artec 3D系列掃描儀功能強(qiáng)大，不僅能精準(zhǔn)捕獲鯨魚(yú)的龐大體型、腹溝，還能捕獲整艘船只的數(shù)據(jù)。Artec Studio能合并所捕獲的數(shù)據(jù)，勾勒出這些海洋生物的3D全貌，為水生野生動(dòng)物研究、后續(xù)的交流探討與保護(hù)工作提供了直接支持。

談起法醫(yī)學(xué)與尸檢，大多數(shù)人的腦海中往往會(huì)浮現(xiàn)出人類(lèi)遺體、醫(yī)院、太平間及實(shí)驗(yàn)室的畫(huà)面。但在科學(xué)界，法醫(yī)學(xué)與尸檢的范疇遠(yuǎn)不止于此，它們還涵蓋海洋中的大型哺乳動(dòng)物。在香港，有這樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)，他們將3D技術(shù)與水生動(dòng)物法醫(yī)鑒定巧妙結(jié)合，借助3D掃描技術(shù)捕獲動(dòng)物傷口細(xì)節(jié)，以及造成動(dòng)物受傷的船只信息。

用Artec Leo 3D掃描儀掃描海豚尸體

香港城市大學(xué)的Brian Kot教授，是水生動(dòng)物虛擬解剖實(shí)驗(yàn)室的助理教授及獸醫(yī)影像學(xué)研究員，他表示：“我們的研究主要聚焦于香港及其周邊海域擱淺的水生動(dòng)物，這些動(dòng)物棲息在中國(guó)南海的沿海水域。”

該團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)采用以虛擬解剖為核心的驗(yàn)尸技術(shù)——這包括對(duì)擱淺動(dòng)物尸體及其疑似致傷物進(jìn)行3D掃描，并對(duì)這些動(dòng)物尸體進(jìn)行CT/MRI/超聲檢查——來(lái)揭示自然因素及人為活動(dòng)對(duì)水生動(dòng)物的影響。通過(guò)3D掃描搭建動(dòng)物尸體模型，用于調(diào)查死因、匹配分析及虛擬事故現(xiàn)場(chǎng)重建。簡(jiǎn)而言之，就是記錄水生動(dòng)物的傷亡情況，調(diào)查事故的來(lái)龍去脈，并探索有效的預(yù)防措施。

用Artec Space Spider掃描海豚

Kot教授解釋道：“船只活動(dòng)是威脅當(dāng)?shù)?/span>鯨豚類(lèi)動(dòng)物安全的主要人為因素。2018年，我們遇到的38頭擱淺鯨豚中，有19頭身上有明顯遭受船只撞擊留下的銳器或鈍器傷痕。”盡管在2020年疫情后，海上船只活動(dòng)有所減少，但鯨豚類(lèi)動(dòng)物依然危機(jī)四伏。2023年，據(jù)報(bào)告，25頭擱淺鯨豚中，有15頭曾被漁具纏繞或突然在水下被困。

掃描海龜?shù)凝敋づc軀體

香港城市大學(xué)水生動(dòng)物虛擬解剖實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)研究助理兼經(jīng)理Henry Tsui表示：“我們的調(diào)查致力于推動(dòng)海洋保護(hù)事業(yè)，包括對(duì)海豚和海龜?shù)谋Ｗo(hù)，為科學(xué)討論和政策制定提供有力依據(jù)。這樣一來(lái)，水生動(dòng)物就成了衡量生態(tài)系統(tǒng)健康的標(biāo)尺，激勵(lì)我們朝著‘同一個(gè)海洋，同一種健康’的美好愿景邁進(jìn)。若涉及法律訴訟，這些研究成果提供的證據(jù)比二維照片更為精確和可靠。”

01.不斷壯大的工具陣容

起初，團(tuán)隊(duì)采用拍照和攝影測(cè)量等傳統(tǒng)方法來(lái)記錄動(dòng)物的外觀狀態(tài)，但這些方法存在明顯不足。

Kot教授指出：“拍照時(shí)會(huì)受到環(huán)境光線、拍攝距離等諸多因素的影響。為此，我們需要借助3D模型，它能讓我們更直觀地看到動(dòng)物的皮膚狀況、傷口、受傷情況，還有可能找出‘兇器’。”

在嘗試了多種3D掃描方案后，團(tuán)隊(duì)最終鎖定了Artec 3D。

左：海龜被發(fā)現(xiàn)時(shí)的原貌；右：其高分辨率3D模型

“我們選擇Artec 3D，首先是考慮到其出色的色彩還原能力。在研究水生動(dòng)物的傷口和受傷情況時(shí)，紋理信息至關(guān)重要，我們能根據(jù)它判斷傷口是新傷還是正處于愈合階段等。”

團(tuán)隊(duì)首先從Artec Eva和Space Spider入手，Eva擅長(zhǎng)捕獲中型物體，Space Spider則憑借超高精度的細(xì)節(jié)捕獲能力廣受業(yè)界好評(píng)。很快，團(tuán)隊(duì)決定進(jìn)一步擴(kuò)充他們的工具陣容。“我們用Eva掃描動(dòng)物的全身，用Space Spider掃描頭部、背鰭、生殖裂、傷口或皮損等關(guān)鍵部位。數(shù)據(jù)采集通常需要花20到30分鐘，”Kot教授說(shuō)道，“我們還引進(jìn)了Artec Leo，它用大約5到10分鐘就能掃描一只海豚或鼠海豚。”

用無(wú)線掃描儀Artec Leo近距離掃描鯨魚(yú)

除了海豚和鼠海豚，團(tuán)隊(duì)還掃描了海龜。Artec Leo采用無(wú)線設(shè)計(jì)、由AI驅(qū)動(dòng)，操作簡(jiǎn)便。手持Leo，可以輕松地在大型物體周?chē)苿?dòng)，快速捕獲數(shù)據(jù)，且無(wú)需擔(dān)心電線或線纜的牽絆。

02.記錄核心數(shù)據(jù)

團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)不僅在于掃描、檢查動(dòng)物的外觀，還在于深入其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此掃描工作必須細(xì)致且全面。

Kot教授解釋道：“我們主要是想結(jié)合動(dòng)物外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描數(shù)據(jù)，搭建出完整的全身3D模型。我們把動(dòng)物放在CT掃描臺(tái)上，從不同方位進(jìn)行掃描：先掃描側(cè)面（即側(cè)視圖），然后再?gòu)捻敳亢偷撞窟M(jìn)行掃描。”

借助CT和3D掃描技術(shù)，全面采集動(dòng)物數(shù)據(jù)集

在掃描動(dòng)物尸體外觀后，團(tuán)隊(duì)便解剖尸體對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行掃描。鑒于動(dòng)物尸體在掃描過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生位移，他們將外部3D掃描數(shù)據(jù)與內(nèi)部器官體積CT數(shù)據(jù)結(jié)合，搭建出完整的模型，并借助Blender等高級(jí)渲染軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

動(dòng)物全身數(shù)據(jù)記錄詳盡，為團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了極大的幫助，這些證據(jù)能夠永久保存，意義非凡。“一旦我們開(kāi)始解剖、尸檢，就沒(méi)有回頭路了，無(wú)法再將尸體恢復(fù)原狀，” Kot教授補(bǔ)充道，“但有了3D數(shù)據(jù)和模型，我們就可以反復(fù)進(jìn)行調(diào)查，不僅限于香港本地，還能在國(guó)際上進(jìn)行。全球各地的專(zhuān)家小組都可以共享這些資料，共同推動(dòng)更深層次的研究。”

用Artec Ray掃描可能致使水生動(dòng)物傷亡的船舶及表面

03.如何10分鐘掃描一頭鯨魚(yú)

掃描鯨魚(yú)和船只等大型物體是Artec Ray的擅長(zhǎng)領(lǐng)域。香港城市大學(xué)的Tabris Chung博士說(shuō)道：“掃描巨型鯨魚(yú)時(shí)，我們需要處理的數(shù)據(jù)量相當(dāng)龐大，這也是我們選擇Ray的原因。”團(tuán)隊(duì)利用攝影測(cè)量技術(shù)將色彩映射到3D模型中，即使是世界上體型最大的哺乳動(dòng)物，也能獲得細(xì)節(jié)詳盡且準(zhǔn)確的掃描結(jié)果。

團(tuán)隊(duì)還可以將這些數(shù)據(jù)用于其他正在進(jìn)行的項(xiàng)目中。例如，這些數(shù)據(jù)可以用來(lái)研究船舶碰撞對(duì)該水域的海豚所存在的威脅。

這些海洋生物被發(fā)現(xiàn)時(shí)往往已不幸離世。
圖中所示為使用Artec Leo 3D掃描儀對(duì)鯨魚(yú)全身進(jìn)行掃描

“我們能夠確定這些事故的多發(fā)區(qū)域，以及在這片水域出沒(méi)的船舶類(lèi)型，”Tabris Chung博士說(shuō)道，“接著，我們就前往造船廠和碼頭，實(shí)地考察各類(lèi)船舶，用Artec Ray掃描這些船舶的底部。”

成功獲取所有高分辨率3D數(shù)據(jù)后，團(tuán)隊(duì)便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，重建事故現(xiàn)場(chǎng)。

掃描收集船舶部件數(shù)據(jù)，作為證據(jù)保留

Tabris Chung博士指出：“這不僅能讓人們知道船只與海豚發(fā)生碰撞的真相，還能讓人們了解預(yù)防此類(lèi)事故的辦法。正因如此，實(shí)驗(yàn)室在掃描所接收的動(dòng)物時(shí)，幾乎都采用了Artec 3D掃描儀。”

04.共享工具與寶貴經(jīng)驗(yàn)

團(tuán)隊(duì)的腳步不曾停止，他們不斷收集、展示、分析這些水生動(dòng)物的數(shù)據(jù)。他們同時(shí)也著眼于未來(lái)，每年都會(huì)舉辦一場(chǎng)3D掃描活動(dòng)，作為動(dòng)物尸檢工作坊的一環(huán)，旨在與當(dāng)?shù)睾腿蚋鞯氐膮⑴c者分享經(jīng)驗(yàn)，向參與者傳授利用3D掃描和CT掃描進(jìn)行動(dòng)物尸體解剖的實(shí)用技巧。

但凡事不能只看一面，我們的關(guān)注不應(yīng)僅限于探究這些動(dòng)物的死因，更要著眼于它們所棲息的海洋環(huán)境及其整體健康狀況。

舉辦工作坊展示3D掃描技術(shù)，體驗(yàn)其強(qiáng)大功能

“我們必須全面審視動(dòng)物的健康問(wèn)題，而非僅僅局限于探究其死亡原因，”Kot教授強(qiáng)調(diào)，“鯨類(lèi)動(dòng)物常受傳染病困擾，這些傳染病可能會(huì)引發(fā)蠕蟲(chóng)肺炎或肌骨骼疾病，進(jìn)而削弱它們的活動(dòng)能力。此外，視力或聽(tīng)力受損也會(huì)使它們的覓食效率大打折扣，對(duì)周?chē)h(huán)境的敏感度也會(huì)減弱，如此一來(lái)，它們更容易與船只發(fā)生碰撞。”

Kot教授建議：“在制定保護(hù)瀕危水生野生動(dòng)物的措施時(shí)，我們不能一味地將責(zé)任歸咎于船只。相反，我們需要更加深入地了解這些動(dòng)物的健康狀況，并努力減輕自然與人為因素給它們帶來(lái)的影響。”

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