Artec Leo 3D扫描仪与Ray助力野生水生动物法医鉴定【沪敖3D】

挑战：捕获大型水生哺乳动物（如鲸鱼）的数据，搭建全彩3D模型，用于水生野生动物的法医鉴定、研究和保护工作。
解决方案：Artec Eva、Artec Space Spider、Artec Leo、Artec Ray、Artec Studio、CT scans
效果：使用Artec 3D各款扫描仪成功捕获鲸鱼、海豚、海龟等水生动物的数据，同时还详细记录了可能会导致这些动物伤亡的船舶及及其受损表面信息。将研究成果和保护建议分享给政府机构、航运公司等利益相关方，共谋水生动物保护之策，力求探索出行之有效的动物伤亡预防方案。
为何选择Artec 3D：Artec 3D系列扫描仪功能强大，不仅能精准捕获鲸鱼的庞大体型、腹沟，还能捕获整艘船只的数据。Artec Studio能合并所捕获的数据，勾勒出这些海洋生物的3D全貌，为水生野生动物研究、后续的交流探讨与保护工作提供了直接支持。

谈起法医学与尸检，大多数人的脑海中往往会浮现出人类遗体、医院、太平间及实验室的画面。但在科学界，法医学与尸检的范畴远不止于此，它们还涵盖海洋中的大型哺乳动物。在香港，有这样一个团队，他们将3D技术与水生动物法医鉴定巧妙结合，借助3D扫描技术捕获动物伤口细节，以及造成动物受伤的船只信息。

用Artec Leo 3D扫描仪扫描海豚尸体
香港城市大学的Brian Kot教授，是水生动物虚拟解剖实验室的助理教授及兽医影像学研究员，他表示：“我们的研究主要聚焦于香港及其周边海域搁浅的水生动物，这些动物栖息在中国南海的沿海水域。”
该团队希望通过采用以虚拟解剖为核心的验尸技术——这包括对搁浅动物尸体及其疑似致伤物进行3D扫描，并对这些动物尸体进行CT/MRI/超声检查——来揭示自然因素及人为活动对水生动物的影响。通过3D扫描搭建动物尸体模型，用于调查死因、匹配分析及虚拟事故现场重建。简而言之，就是记录水生动物的伤亡情况，调查事故的来龙去脉，并探索有效的预防措施。

用Artec Space Spider扫描海豚
Kot教授解释道：“船只活动是威胁当地鲸豚类动物安全的主要人为因素。2018年，我们遇到的38头搁浅鲸豚中，有19头身上有明显遭受船只撞击留下的锐器或钝器伤痕。”尽管在2020年新冠疫情后，海上船只活动有所减少，但鲸豚类动物依然危机四伏。2023年，据报告，25头搁浅鲸豚中，有15头曾被渔具缠绕或突然在水下被困。

扫描海龟的龟壳与躯体
香港城市大学水生动物虚拟解剖实验室的高级研究助理兼经理Henry Tsui表示：“我们的调查致力于推动海洋保护事业，包括对海豚和海龟的保护，为科学讨论和政策制定提供有力依据。这样一来，水生动物就成了衡量生态系统健康的标尺，激励我们朝着‘同一个海洋，同一种健康’的美好愿景迈进。若涉及法律诉讼，这些研究成果提供的证据比二维照片更为精确和可靠。”
01.不断壮大的工具阵容
起初，团队采用拍照和摄影测量等传统方法来记录动物的外观状态，但这些方法存在明显不足。
Kot教授指出：“拍照时会受到环境光线、拍摄距离等诸多因素的影响。为此，我们需要借助3D模型，它能让我们更直观地看到动物的皮肤状况、伤口、受伤情况，还有可能找出‘凶器’。”
在尝试了多种3D扫描方案后，团队最终锁定了Artec 3D。

左：海龟被发现时的原貌；右：其高分辨率3D模型
“我们选择Artec 3D，首先是考虑到其出色的色彩还原能力。在研究水生动物的伤口和受伤情况时，纹理信息至关重要，我们能根据它判断伤口是新伤还是正处于愈合阶段等。”
团队首先从Artec Eva和Space Spider入手，Eva擅长捕获中型物体，Space Spider则凭借超高精度的细节捕获能力广受业界好评。很快，团队决定进一步扩充他们的工具阵容。“我们用Eva扫描动物的全身，用Space Spider扫描头部、背鳍、生殖裂、伤口或皮损等关键部位。数据采集通常需要花20到30分钟，”Kot教授说道，“我们还引进了Artec Leo，它用大约5到10分钟就能扫描一只海豚或鼠海豚。”

用无线扫描仪Artec Leo近距离扫描鲸鱼
除了海豚和鼠海豚，团队还扫描了海龟。Artec Leo采用无线设计、由AI驱动，操作简便。手持Leo，可以轻松地在大型物体周围移动，快速捕获数据，且无需担心电线或线缆的牵绊。
02.记录核心数据
团队的目标不仅在于扫描、检查动物的外观，还在于深入其内部结构，因此扫描工作必须细致且全面。
Kot教授解释道：“我们主要是想结合动物外观和内部结构扫描数据，搭建出完整的全身3D模型。我们把动物放在CT扫描台上，从不同方位进行扫描：先扫描侧面（即侧视图），然后再从顶部和底部进行扫描。”

借助CT和3D扫描技术，全面采集动物数据集
在扫描动物尸体外观后，团队便解剖尸体对其内部进行扫描。鉴于动物尸体在扫描过程中可能会发生位移，他们将外部3D扫描数据与内部器官体积CT数据结合，搭建出完整的模型，并借助Blender等高级渲染软件进行数据分析。
动物全身数据记录详尽，为团队带来了极大的帮助，这些证据能够永久保存，意义非凡。“一旦我们开始解剖、尸检，就没有回头路了，无法再将尸体恢复原状，” Kot教授补充道，“但有了3D数据和模型，我们就可以反复进行调查，不仅限于香港本地，还能在国际上进行。全球各地的专家小组都可以共享这些资料，共同推动更深层次的研究。”

用Artec Ray扫描可能致使水生动物伤亡的船舶及表面
03.如何10分钟扫描一头鲸鱼
扫描鲸鱼和船只等大型物体是Artec Ray的擅长领域。香港城市大学的Tabris Chung博士说道：“扫描巨型鲸鱼时，我们需要处理的数据量相当庞大，这也是我们选择Ray的原因。”团队利用摄影测量技术将色彩映射到3D模型中，即使是世界上体型最大的哺乳动物，也能获得细节详尽且准确的扫描结果。
团队还可以将这些数据用于其他正在进行的项目中。例如，这些数据可以用来研究船舶碰撞对该水域的海豚所存在的威胁。

这些海洋生物被发现时往往已不幸离世。
图中所示为使用Artec Leo 3D扫描仪对鲸鱼全身进行扫描
“我们能够确定这些事故的多发区域，以及在这片水域出没的船舶类型，”Tabris Chung博士说道，“接着，我们就前往造船厂和码头，实地考察各类船舶，用Artec Ray扫描这些船舶的底部。”
成功获取所有高分辨率3D数据后，团队便可以进行数据分析，重建事故现场。

扫描收集船舶部件数据，作为证据保留
Tabris Chung博士指出：“这不仅能让人们知道船只与海豚发生碰撞的真相，还能让人们了解预防此类事故的办法。正因如此，实验室在扫描所接收的动物时，几乎都采用了Artec 3D扫描仪。”
04.共享工具与宝贵经验
团队的脚步不曾停止，他们不断收集、展示、分析这些水生动物的数据。他们同时也着眼于未来，每年都会举办一场3D扫描活动，作为动物尸检工作坊的一环，旨在与当地和全球各地的参与者分享经验，向参与者传授利用3D扫描和CT扫描进行动物尸体解剖的实用技巧。
但凡事不能只看一面，我们的关注不应仅限于探究这些动物的死因，更要着眼于它们所栖息的海洋环境及其整体健康状况。

举办工作坊展示3D扫描技术，体验其强大功能
“我们必须全面审视动物的健康问题，而非仅仅局限于探究其死亡原因，”Kot教授强调，“鲸类动物常受传染病困扰，这些传染病可能会引发蠕虫肺炎或肌骨骼疾病，进而削弱它们的活动能力。此外，视力或听力受损也会使它们的觅食效率大打折扣，对周围环境的敏感度也会减弱，如此一来，它们更容易与船只发生碰撞。”
Kot教授建议：“在制定保护濒危水生野生动物的措施时，我们不能一味地将责任归咎于船只。相反，我们需要更加深入地了解这些动物的健康状况，并努力减轻自然与人为因素给它们带来的影响。”

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