DTU 3D-skanner dinosaur-kranie

I al hemmelighed har et 66 millioner år gammelt Tyrannosaurus Rex-kranium været en tur forbi DTU i Lyngby i foråret. Her har forskere fra DTU’s 3D Imaging Center, 3DIM, hjulpet Statens Naturhistoriske Museum i København med 3D-skanning og databehandling af billeder af de jordiske rester af dinosaurkraniet kaldt Casper.

Fossilet er blevet overfladeskannet, og CT-skannet og bliver nu udstillet på museet, mens 3D-billederne er ved at blive bearbejdet.

”Med dinosaur-skanningen skaber vi sammenhæng mellem den tekniske forskning hos os og den naturhistoriske forskning på museerne, og vi viser bredden af anvendelsesmulighederne af 3D-billedanalyser. Digitalisering kan både give ny viden om naturhistoriske genstande og gøre det muligt at udstille ting, som normalt er gemt væk,” fortæller Anders Bjorholm Dahl, professor på DTU Compute og sektionsleder for Visual Computing.

Skanningen er sket 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. Næste skridt bliver, at DTU går i gang med at udvikle metoder til hurtigere skanning samt massedigitalisering fx af insekter.

Machine learning til hjælp

Når Anders Bjorholm Dahl, seniorforskningsingeniør Carsten Gundlach fra DTU Fysik og deres kolleger til dagligt arbejder med digitale modeller af blandt andet isbjørne-kranier, skaber de geometriske repræsentationer ud fra billeder i gråtoner. 3D-billederne gør det muligt at måle morfologiske karakteristika, så man let kan sammenligne og se, om der fx er forskel på størrelsen af kranier før og efter, at industrialiseringen begyndte. 

Optagelserne af billederne i de særlige mikro-CT-skannere tager op til 24 timer afhængigt af, hvad man skanner. Den proces vil forskerne gerne gøre hurtigere gennem automatisering og udvikling af ny teknologi.

”Machine learning gør det muligt at måle ting i et omfang, som vi ikke tidligere har gjort. Samtidig bliver skanningen hurtigere. I dag tager det fire timer at skanne et isbjørne-kranie, men ved hjælp af forskningen i 3DIM forventer vi at kunne udvikle et system, hvor skanningen tager ned til 10 minutter, og stadig bevare den høje detaljeringsgrad i billederne, som vi har i dag. For at få udnyttelse af den hastighed er der brug for en robot til at fodre skannerne døgnet rundt. Samtidigt vil mængden af datasæt stige, og her er machine learning et vigtigt værktøj til at kunne analyser den større datamængde,” fortæller Carsten Gundlach.

Data opsamlet ved lysets hastighed

 DTU vil også gerne vise, hvordan man ved hjælp af synkrotronen MAX IV i Lund i Sverige kan massedigitalisere naturarven, så det går hurtigt. 

I den ringformede partikelaccelerator accelereres elektroner op til næsten lysets hastighed, mens de kører rundt styret af magnetfelter og afbøjes af ringen, hvorved der dannes røntgenstråler. Ved hjælp af røntgenstrålerne kan man undersøge strukturen i materialer ned på atomart niveau, og røntgenstrålerne er mange milliarder gange kraftigere end udstyr på sygehuse.

”Til gengæld kan vi ikke se på særlig store ting, men højst få mm. Det passer meget godt med mange af de over 10 millioner insekter, som findes på Statens Naturhistoriske Museum,” siger Anders Bjorholm Dahl.

I forvejen er 3D Imaging Center sammen med Aarhus Universitet ved at bygge forsøgslinjen DanMAX på MAX IV; en såkaldt beamline, hvor udstyret er tilpasset bestemte typer prøver, og hvor robotarme placerer prøverne i særlige holdere.

Beamlinen skal være klar i slutningen af 2021, og det er planen, at man blandt andet skal lave eksperimenter med netop massedigitalisering af insekter fra Danmark.

Digitaliseringen skaber nye muligheder for museerne

Digitaliseringen af naturarven i DaSSco-projektet handler primært om at kunne dele og formidle viden gennem en åben database. Digitaliseringen rummer dog også andre spændende perspektiver for museernes samlinger, forklarer Peter C. Kjærgaard, professor og direktør for Statens Naturhistoriske Museum:

”Digitalisering giver os helt nye muligheder for at stille og besvare spørgsmål, som vi tidligere kun kunne drømme om. Med cirka 14 millioner genstande har vi Danmarks suverænt største museumssamling. Den spænder fra meteoritter, der er ældre end solsystemet selv, til dyr og planter fra hele Jordens historie. Vi har både de helt unikke genstande og lange tidsserier, der gør det muligt at studere vigtige begivenheder i livets historie og effekter af klimaforandringer over tid. Det kræver superspecialiserede teknikker, der kan håndtere alt fra mikroskopiske insekter til kæmpestore hvaler. Med samarbejdet mellem DTU Compute og Statens Naturhistoriske Museum har vi fået en af de absolut stærkeste konstellationer, der kan sætte en ny dagsorden for digitalisering af verdens naturarv.” 

De kommende måneders arbejde med automatiseringen af skanningerne på DTU samt massedigitaliseringen ved hjælp af synkrotronen tjener som forprojekter, der skal vise, at teknologien og metoderne vil kunne lette digitaliseringen. Dernæst vil DTU Compute og DTU Fysik søge støtte til to større digitaliseringsprojekter sammen med Statens Naturhistoriske Museum.

Videoen herunder viser billeder fra 3D-skanningen af Casper. Se også videoen til højre under kontaktpersonerne. BEMÆRK: Videoerne åbner i en ny browser på YouTube.