Creazione di un modello ultra-dettagliato di un'antica mummia egizia con una scansione 3D/CT

I mondi della scansione 3D e della tomografia computerizzata, fino ad oggi separati, si sono uniti per produrre un unico modello assemblato di un'antica mummia egiziana. Le informazioni sulla geometria, la struttura e il colore della mummia, raccolte con lo scanner 3D Artec Eva sono state poste su una scansione tomografica computerizzata, realizzata con uno scanner CT AXIOM Siemens. Il risultato è una copia digitale della mummia, che mostra il suo aspetto esterno e interno.

Nonostante fornisca dettagli completi sulla struttura interna del corpo, uno scanner CT non può rendere i colori, rendendo impossibile una rappresentazione completamente realistica dell'oggetto. Ora, grazie a una nuova funzionalità della versione 3.1 del software Volume Graphics, leader nel mercato dell'analisi e visualizzazione di dati industriali 3D, i due set di dati possono essere fusi al semplice clic di un pulsante.

Il progetto della mummia di Sherit è una delle prime applicazioni di questa nuova funzionalità. Sherit, che significa "piccolo" in antico egiziano, è una bambina egiziana mummificata, morta due millenni fa. Attualmente si trova al Museo Egizio Rosacruciano di San Jose, California.

"Per noi, il valore di questo progetto è quello di riportare in vita la storia di questa bambina", afferma Julie Scott, direttore esecutivo del Museo Egizio Rosacruciano. "È arrivata nel nostro museo negli anni '30, ma sapevamo molto poco di lei. Volevamo trovare un modo per saperne di più su chi fosse senza danneggiare le bende della mummia ".

La mummia Sherit come rappresentazione combinata di CT e scansione ottica: la maglia azzurra è solo a scopo illustrativo. Rappresenta la rivoluzionaria combinazione della scansione di superficie 3D colorata e dei dati tridimensionali interni ottenuti dalla scansione CT.

La scansione CT di Sherit è stata effettuata nel 2005, e ha permesso ai ricercatori di determinare la sua età approssimativa e lo stato di salute. La ragazza aveva tra i quattro e o sei anni e mezzo quando morì. Il suo corpo era avvolto in lino sottile e coperto di orecchini rotondi, un amuleto e una collana di periodo Romano, il che suggerisce che provenisse da una famiglia ricca. I medici coinvolti nella ricerca credono che sia probabilmente morta per dissenteria o meningite.

"Al momento stiamo presentando un video di questa ricerca nell'angolo scientifico del museo", afferma Julie Scott. "Abbiamo in programma di presentare presto un nuovo video. La nuova presentazione sarà molto più interattiva. La nostra speranza è che questa nuova tecnologia contribuisca ad ispirare gli ospiti ad avvicinarsi a questa bambina che ha vissuto così tanti anni fa".

Artec 3D e Volume Graphics combinano la scansione 3D texturizzata di un'antica mummia egiziana con la sua scansione tomografica computerizzata per ottenere un modello 3D più preciso della mummia, che mostra i suoi dettagli sia all'esterno che all'interno in un unico modello.

La scansione CT di Sherit è stata fusa con una scansione 3D ad alta precisione, fatta con lo scanner 3D portatile Artec Eva, che ha reso una vivida immagine 3D a colori della superficie esterna della mummia.

"Abbiamo scelto lo scanner Artec perché è eccellente per migliorare il dettaglio di una scansione CT con una mesh colorata di superficie che abbiamo potuto importare nell'ultima versione del nostro software VGSTUDIO MAX", spiega Christof Reinhart, CEO di Graphics Volume. "Lo scanner Artec è facile da usare e offre sia compattezza che una cattura di superficie di alta qualità. La gestione del dispositivo è super conveniente grazie alla sua dimensione relativamente piccola e all’alta velocità di acquisizione. Allo stesso tempo, ci permette di catturare la superficie dell'oggetto in 3D con alta precisione e, soprattutto, a colori - l'unica dimensione ancora mancante nello scanner CT. Siamo estremamente soddisfatti dei risultati. La qualità ha superato le nostre aspettative ".

L'uso della tecnologia di scansione 3D a luce strutturata ha consentito di eseguire una scansione rapida senza dover attaccare obiettivi alla fragile superficie della mummia. Gli scanner 3D di Artec offrono immagini 3D ad alta risoluzione con una profondità di colore di 24 bit per pixel, mostrando i veri colori dell'oggetto. E grazie alla funzionalità di visualizzazione migliorata in Artec Studio 12, l'utente che lavora con i dati 3D può visualizzarli durante la rotazione come una scansione completamente renderizzata, e non come una nuvola di punti, cosa che rende più conveniente la modifica e l'ispezione del modello 3D.

"Questa mummia è stata abbastanza facile da scansionare in quanto presentava geometrie complesse, texture varie, non ripetitive e imperfezioni di superficie naturali", dice Anna Galdina di Artec, che ha scansionato la mummia. "L'unica piccola difficoltà che ho affrontato è stata la richiesta del museo di non tenere lo scanner sopra la mummia. Questo ha limitato la portata degli angoli che avrei potuto catturare, ma grazie alla versatilità dello scanner non è stato un grosso problema ".

Scansione della mummia Sherit con Artec Eva, alimentato dal battery pack Artec.

Anna aveva 30 minuti per completare la scansione, ma è stata fatta molto più velocemente - in meno di 10 minuti. "Ho poi deciso di fare qualche scansione aggiuntiva, modificando le impostazioni in Artec Studio, per vedere come avrebbe funzionato", dice. "Inoltre, ho usato il tempo rimanente per verificare se avessi catturato tutte le crepe e le cavità."

L'elaborazione iniziale dei dati grezzi è stata effettuata sul posto in pochi minuti. "Quando siamo tornati in ufficio abbiamo elaborato una versione di risoluzione superiore in circa 1,5 ore", dice Anna. "Il cliente ha richiesto diverse versioni del modello in diverse risoluzioni, che ho preparato in seguito."

Anna ha fatto un totale di cinque modelli in .obj con texture .png, .ply e .wrl, le cui dimensioni andavano dai 600.000 ai 27 milioni di poligoni. "Nel complesso, sono stata entusiasta di partecipare a questo progetto", dice. "Non avevo mai visto le scansioni 3D di Artec venire unite con le CT. I risultati sono stupefacenti! Entrambi i set di dati sono stati allineati perfettamente l'uno con l'altro e ora è possibile vedere tutti i dettagli della superficie esterna della mummia e anche vedere ciò che c’è all’interno – è incredibile! "

Il modello 3D della mummia di Sherit, realizzata con lo scanner 3D Artec Eva, renderizzata nel software Artec Studio 12.

L'immagine 3D è stata salvata come una mesh strutturata, che contiene sia i dati di colore che quelli geometrici. La scansione CT ha rilevato la struttura interna completa della mummia in modo non dirompente, un'area rimasta nascosta allo scanner 3D ottico. Dalla scansione CT è stato calcolato il volume tridimensionale, che comprendeva tutte le informazioni materiali e geometriche.

Quindi, rimaneva solo da combinare entrambe le scansioni in un unico modello 3D. La mesh strutturata è stata posta sulla superficie dell'oggetto calcolata dalla scansione CT. Il risultato è stato una copia digitale perfetta della mummia originale, sia all'esterno che all'interno.

Il lavoro di fusione è stato effettuato in VGSTUDIO MAX, software di fascia alta di Volume Graphics per la visualizzazione e l'analisi dei dati CT industriali, la cui ultima versione può leggere i dati .obj e .ply.

"Non vediamo l’ora di vedere che cosa gli utenti del nostro software faranno adesso che sono in grado di aggiungere un'altra dimensione ai loro dati di volume", spiega Christof Reinhart. "Aggiungendo nuvole di punti colorate e mesh, stiamo unendo i due mondi degli scanner ottici e dei CT. Siamo ansiosi di vedere come questa funzione verrà utilizzata!"

In precedenza, gli oggetti sottoposti a scansione CT dovevano essere colorati manualmente per dare alla superficie un aspetto realistico, ma questo passaggio non è più necessario se si utilizza la combinazione di scansioni strutturate 3D e scansioni CT. Le mesh strutturate possono essere importate nel software Volume Graphics Versione 3.1 e sono state unite con i dati CT per una documentazione più significativa, una rappresentazione più esatta e visuale e un'analisi visiva completa dell'oggetto.

I campi di applicazione più evidenti sono la protezione del patrimonio culturale, le indagini forensi, l'archeologia, l'antropologia e le scienze mediche. Tuttavia, esistono anche applicazioni industriali. Ad esempio, la combinazione di mesh texturizzate e CT può essere utilizzata per esaminare i dettagli all'interno di un oggetto in un contesto con i dettagli di colore della superficie.