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所需是在!基于3D成像技术的生物标本数字化

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(宁德师范学院生物系,福建 宁德 352100)

摘 要:文章通过采用3D成像技术对生物标本进行数字化制作、储存和应用的研究,结果表明,采用3D成像技术能以更为真实、完整的形体和色彩来替代浸制标本,还能节省标本场馆建设和标本保存液、器皿购置等大宗开支,无论在标本制作、保存、更新维护、受众数量等方面均具有无可比拟的优势,极具推广价值和良好的应用前景.

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关键词:3D成像技术;生物标本;数字化

中图分类号:TP391.41文献标志码:ADOI:10.3969/j.issn.1674-9146.2015.05.059

标本是一种重要的科研资源,在分类学领域被广泛应用,通常标本存在着易变形、褪色的通病,难以长期保存,同时受标本存放地限制,参观访问量相对有限.所以,当务之急是寻找更合适的标本展示方法,实现标本资源的充分利用[1-3].

随着网络技术的发展,虚拟现实技术作为21世纪末的新兴技术已经广泛应用于虚拟旅游、虚拟电影、虚拟校园、虚拟展示等领域[4].3D成像技术是在立体电影、电视、文物保护、展览等各个方面广泛应用的一种成熟的前沿市场高新网络技术.因此,开展利用3D成像技术将生物标本完成数字化研究,为解决标本在储存、参观访问量等问题,更好地推进资源共享.

1 所需仪器和软件

所需电脑软件有photoscan,3dsmax,zbrush,scanect;所需器材有单反相机,取景摄影棚,宁德师范学院生物系标本若干.

2 制作方法

2.1 标本有效信息的提取

标本有效信息的提取方法根据胡玉萌的采集方法进行,使用相机对着影棚里要采集的标本进行拍摄一组18张二维照片(包括隔30°拍1张,共12张.再分别隔60°拍一组照片共6张),对于纹理精细的标本酌情增加细节照片.

2.2 photoscan制作过程

photoscan制作过程具体操作步骤如下.

打开photoscan软件,点击workflow选择Add Photos;

打开所拍摄好的一组照片,然后点击workflow选择align photo进行照片对齐之后会生成疏点阵模型;点击图标“ ”进行工作区框选,这一点很重要,会影响每一个标本制作的效果和效率;点击workflow选择build dense cloud建立密集点阵,选择OK进行自行计算;点击workflow选择build mesh建立网格,生成网格为三维图见第00页图1.

点击workflow选择build texture生成纹理,最后生成模型见第00页图2.

点击file选择export model其中的一个格式,点击输出,输出的便是所选标本3D模型,输出之后的模型有些难免纹理不清,细节不全.这时应导入zbrush中进行重新拓扑,再同步到3dsmax中进行完善,添加环境灯和标本名称,最终保存为max格式文件,并完成制作过程.

3 所制作3D生物标本在教学中的应用

宁德师院生物系标本馆 的动植物标本种类超过2 000种,藏量在福建省高校当中居于前列.但是除了本校师生可以看到之外,校外的人员基本难以一睹真容,尤其是在标本资源匮乏的农村地区.该次利用3D成像技术将适宜进行3D成像的标本完成数字化存储,并在福建省龙岩上杭一中、周宁十中、福安潭头中学、南平中学、 中学等10余所中小学进行生物学教学示范.据反馈,该项技术使得中小学生物教学告别挂图时代,进入三维全视角虚拟数字标本馆时代,介时,生物教学将变得更加丰富多彩,学生认知生物品种也将更加直观明了.

4 结论

3D成像技术的生物标本数字化应用相较于其他标本的储存方式更具优势,主要体现在:一是更便捷;二是使标本数据存储更直观,为开设3D数字化标本馆建立基础;三是标本数据可以共享达到高校标本合作交流的目的;四是利用先进技术为本专业数据存储服务,将减少相应费用;五是使标本数据存储精确度提高,增加存储过程中的严谨性;六是应用于中学教学过程,提升了中学教学质量.

参考文献:

[1] 陈寅儿.水生生物标本的日常管理与保养[J].高校实验室工作研究,2010,105(3):52-57.

[2] Chen S N, Xu L M, Li H, etal. Research on 3D modeling in scene simulation based on Creator and 3dsmax[C]. Mecha-tronics and Automation, 2005 IEEE International Confer-ence. Niagara Falls, Ont, Canada, 2005: 1736 -1740.

[3] 白晓明,谢晓方,袁胜智,等.基于虚拟现实的实验室设计系统[J].海军航空工程学院学报.2006,21(5):531-534.

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[4] 胡玉萌.三维场景及鱼类实物三维标本展示系统研究[D].南京:南京农业大学,2011::61-65.

(责任编辑 王 雯)

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