3DIM på DTU har 3D-printet en underkæbe for Statens Naturhistoriske Museum på baggrund af data fra 3D-modellen, som man har lavet ud fra scanningen på DTU. Foto: 3DIM

Teknikken bag 3D-skanning af dinosaur-kranie

onsdag 21 apr 21

Kontakt

Carsten Gundlach
Senior Forskningsingeniør, Chefkonsulent
DTU Fysik
22 38 42 41

Kontakt

Anders Bjorholm Dahl
Professor MSO, Sektionsleder
DTU Compute
45 25 39 07

Kontakt

Janus Nørtoft Jensen
Postdoc
DTU Compute
26 39 69 57

Kontakt

Morten Hannemose
Postdoc
DTU Compute

VIDEO 3D scan of the right lower jaw on T. rex Casper

BEMÆRK: Videoen åbner i en ny browser på YouTube.

Link til 3D-video med Casper

VIDEO DTU 3D scans dinosaur skull

BEMÆRK: Videoen åbner i en ny browser på YouTube.

Video med 3D-billeder

DTU's 3D Imaging Center, 3DIM, i Lyngby har i marts 2021 hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-skanning af et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus rex-kranie. Skanningen er en del af et digitaliseringsprojekt af naturarven.

DTU Fysik og DTU Compute har over fem dage i marts 2021 skannet kraniet af en Tyrannosaurus rex kaldet Casper. 

Der er lavet både en overfladeskanning (optisk skanning) af kraniets ydre med lys og kamera samt CT-skanning i mikrometeropløsning, som i tillæg til overladeskanningen afbilder kraniets indre struktur. De to skanninger er efterfølgende blevet sat sammen, så man både har farver og tekstur på den digitale 3D-skanningsmodel.

DTU benytter matematiske modeller til at omdanne CT-målinger til 3D-modeller, omdanne de optiske skanninger til 3D-billeder og behandle 3D-billederne (data) til information.

DTU Fysisk og DTU Compute samarbejder med Statens Naturhistoriske Museum i København om både overflade-skanning og mikro-CT-skanning i laboratorierne på DTU i Lyngby, hvor 3D Imaging Center (3DIM) holder til. Læs mere om forskningsprojektet i artiklen: DTU 3D-skanner dinosaur-kranie

3DIM - 3D Imaging Center - er et samarbejde mellem DTU Mekanik, DTU Vindenergi, DTU Energi, DTU Fysik og DTU Compute.

I 3DIM arbejder man med neutron- og røntgenstråling. Centret er en del af DTU’s strategiske opbygning i forhold til anvendelse af forskningsfaciliteterne MAX IV og ESS - The European Spallation Source - i Lund i Sverige, samt den DTU-baserede nationale forskningsfaciliteten DANFIX i Lyngby med laboratorier udstyret med CT-skannere.

Det regionale center for analyse af 3D-billeder QIM er desuden en del af 3DIM.

CT-scanning

CT-skannerne svarer til hospitalsskannere, hvor man lyser igennem et materiale med røntgenstråler, så man kan se de indre strukturer i materialer, fx knogler.

Micro-CT-skannerne i DTU’s laboratorier er 2 meter høje, 3 meter lange og 1 meter brede. De er udstyret med en røntgenkilde, der gennemlyser genstandene med røntgenstråler, og et kamera bagved genstanden, der optager røntgenstrålerne, der kommer igennem, og som man danner billederne ud fra.

I en micro-CT-skanner placeres prøven på et drejebord, så der kan optages billeder fra alle vinker, når prøven roteres 360 grader.

Med CT-skanninger får man en detaljeret beskrivelse af indre strukturer i det emne, som skannes.

Det betyder, at man fx i tilfældet med Casper kan se, hvilke dele som er fossile, og hvilke dele som er rekonstruerede. Cirka 60 procent af kraniet er originalt materiale. I skannerne på DTU kan man se detaljer ned til 1 µm (mikrometer), men også emner som er op til 50 cm.

Optagelsen af billeder i CT-scannerne tager mellem 15 minutter og 24 timer.

Før fossilet kom ind i mikro-CT-skanneren, blev delene sat ned i kasser og stabiliseret. Her er Abdi Hedayat, konservator på Statens Naturhistoriske Museum, i gang. 

Forskere fra DTU Fysik og DTU Compute har i marts 2021 hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-scanning af et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus rex-kranium, kaldet Casper. Scanningen er sket på 3D Imaging Center, 3DIM, i Lyngby i regi af det danske projekt DaSSCo, hvor Danmarks naturhistoriske museer sammen med DTU og med penge fra Uddannelses- og Forskningsministeriet skal opbygge en national platform for digitalisering af naturhistoriske samlinger. Foto: Hanne Kokkegård, DTU Compute

Forskere fra DTU Fysik og DTU Compute har i marts 2021 hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-scanning af et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus rex-kranium, kaldet Casper. Scanningen er sket på 3D Imaging Center, 3DIM, i Lyngby i regi af det danske projekt DaSSCo, hvor Danmarks naturhistoriske museer sammen med DTU og med penge fra Uddannelses- og Forskningsministeriet skal opbygge en national platform for digitalisering af naturhistoriske samlinger. Foto: Hanne Kokkegård, DTU Compute

Forskere fra DTU Fysik og DTU Compute har i marts 2021 hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-scanning af et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus rex-kranium, kaldet Casper. Scanningen er sket på 3D Imaging Center, 3DIM, i Lyngby i regi af det danske projekt DaSSCo, hvor Danmarks naturhistoriske museer sammen med DTU og med penge fra Uddannelses- og Forskningsministeriet skal opbygge en national platform for digitalisering af naturhistoriske samlinger. Foto: Hanne Kokkegård, DTU Compute

Her bliver en af underkæberne sat ind i mikro-CT-skanneren. 

Placering af Casper i CT-scanner

Man tjekker med det samme, om placeringen er korrekt inde på drejebordet, så det hele kommer med. 

Tjek af CT-scanningsbillederne - så man ved, at fossilet er placeret korrekt.

Statens Naturhistoriske Museum var også forbi med videofotograf og filmer ind i mikro-CT-skanneren. Carsten Gundlach, seniorforskningsingeniør og ansvarlig for laboratorierne i 3D Image Centret, står med visir bag ved computerskærmen. 

Forskere fra DTU Fysik og DTU Compute har i marts 2021 hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-scanning af et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus rex-kranium, kaldet Casper. Scanningen er sket på 3D Imaging Center, 3DIM, i Lyngby i regi af det danske projekt DaSSCo, hvor Danmarks naturhistoriske museer sammen med DTU og med penge fra Uddannelses- og Forskningsministeriet skal opbygge en national platform for digitalisering af naturhistoriske samlinger. Foto: Hanne Kokkegård, DTU Compute

Hvert eneste mineral i kraniet er omdannet til spongiøst knoglevæv, så knoglestrukturen er bevaret i forsteningen. 

Forskere fra DTU Fysik og DTU Compute har i marts 2021 hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-scanning af et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus rex-kranium, kaldet Casper. Scanningen er sket på 3D Imaging Center, 3DIM, i Lyngby i regi af det danske projekt DaSSCo, hvor Danmarks naturhistoriske museer sammen med DTU og med penge fra Uddannelses- og Forskningsministeriet skal opbygge en national platform for digitalisering af naturhistoriske samlinger. Foto: Hanne Kokkegård, DTU Compute

CT-scanningsbillederne

3D-geometrien i overfladeskanningen

Ved overflade-skanningen placeres kraniet af Casper i en stor kasse beklædt med lysabsorberede filt, som gør, at man ikke får genskin, når man belyser fossilet med projektoren. Her retter Abdi Hedayat, konservator på Statens Naturhistoriske Museum, fossilet til. 

Forskere fra DTU Fysik og DTU Compute har i marts 2021 hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-scanning af et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus rex-kranium, kaldet Casper. Scanningen er sket på 3D Imaging Center, 3DIM, i Lyngby i regi af det danske projekt DaSSCo, hvor Danmarks naturhistoriske museer sammen med DTU og med penge fra Uddannelses- og Forskningsministeriet skal opbygge en national platform for digitalisering af naturhistoriske samlinger. Foto: Hanne Kokkegård, DTU Compute

Forskere fra DTU Fysik og DTU Compute har i marts 2021 hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-scanning af et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus rex-kranium, kaldet Casper. Scanningen er sket på 3D Imaging Center, 3DIM, i Lyngby i regi af det danske projekt DaSSCo, hvor Danmarks naturhistoriske museer sammen med DTU og med penge fra Uddannelses- og Forskningsministeriet skal opbygge en national platform for digitalisering af naturhistoriske samlinger. Foto: Hanne Kokkegård, DTU Compute

Før skanningen kalibrerer man opsætningen ved hjælp af et skakbræt, som man optager billeder af fra forskellige vinkler. Desuden belyses skakbrættet med et mønster fra projektoren. Baseret på skakternsmønsteret og mønsteret fra projektoren er det muligt præcist at beregne, hvor kameraerne og projektoren er, når man skanner det rigtige objekt. Når man ser det samme punkt på kraniets overflade fra begge kameraer, kan man regne ud, præcis hvor det er i 3D-billedet..

3D-scanning af kraniet af en T. rex - kalibrering af overfladescanner

Projektoren er placeret midt imellem to kameraer, der optager billeder. Kameraerne fungerer ligesom to øjne, der bruges til at bestemme afstanden til kraniets overflade (triangulation). Her er postdoc Morten Hannemose i gang med indstillingen med kameraer, mens postdoc Janus Nørtoft Jensen nedenunder tjekker outputtet på computerskærmen. 

Forskere fra DTU Fysik og DTU Compute har i marts 2021 hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-scanning af et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus rex-kranium, kaldet Casper. Scanningen er sket på 3D Imaging Center, 3DIM, i Lyngby i regi af det danske projekt DaSSCo, hvor Danmarks naturhistoriske museer sammen med DTU og med penge fra Uddannelses- og Forskningsministeriet skal opbygge en national platform for digitalisering af naturhistoriske samlinger. Foto: Hanne Kokkegård, DTU Compute

Forskere fra DTU Fysik og DTU Compute har i marts 2021 hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-scanning af et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus rex-kranium, kaldet Casper. Scanningen er sket på 3D Imaging Center, 3DIM, i Lyngby i regi af det danske projekt DaSSCo, hvor Danmarks naturhistoriske museer sammen med DTU og med penge fra Uddannelses- og Forskningsministeriet skal opbygge en national platform for digitalisering af naturhistoriske samlinger. Foto: Hanne Kokkegård, DTU Compute

Skanningen af objektet giver en punktsky, der består af mange millioner punkter, som ikke hænger sammen. Bagefter laver man en overflade-konstruktion ved hjælp af algoritmer, der forbinder punkterne til en kontinuerlig overflade uden huller.

Selve overfladeskanningen tager måske fem minutter, og samlet tager det under en time, fordi alle algoritmer er implementeret effektivt i computerne.

Udover 3D-geometrien får man farveinformation fra kameraerne, som kan lægges oven i 3D-punkterne og overføres til 3D-rekonstruktionen.

Selv farvelægningen kræver også modellering. Farven ændrer sig nemlig afhængigt af, hvilken vinkel man ser det fra, blandt andet fordi lyset reflekteres mere eller mindre og kan spredes under overfladen. Så gennem skanningen har man opsamlet flere forskellige farve-informationer om hver pixel. Her får man hjælp af modeller, der tager højde for, hvordan lyset interagerer med objektet. Så hvis lyset kommer fra én retning, har objektet en bestemt farve. Men kommer lyset fra en anden retning, har det en anden farve.

DTU har også 3D-printet en underkæbe, som Statens Naturhistoriske Museum har haft med hos TV2 og DR den 21. april 2021. Herunder ses 3D-printet uden maling. Museet malede selv modellen. 

3DIM på DTU har 3D-printet en underkæbe for Statens Naturhistoriske Museum på baggrund af data fra 3D-modellen, som man har lavet ud fra scanningen på DTU. Foto: 3DIM

3DIM på DTU har 3D-printet en underkæbe for Statens Naturhistoriske Museum på baggrund af data fra 3D-modellen, som man har lavet ud fra scanningen på DTU. Foto: 3DIM

Se også de to videoer, vi linker til under kontaktpersonerne. BEMÆRK: Videoerne åbner i en ny browser på YouTube. 

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.