Artec Ray與Leo協助中國香港地區野生水生動物法醫鑑定

 

前言 :

 

挑戰：捕捉大型水生哺乳動物（如鯨魚）的數據，建構全彩3D模型，用於水生野生動物的法醫鑑定、研究和保育工作。

解決方案： Artec Eva、Artec Space Spider、Artec Leo、Artec Ray、Artec Studio、CT scans

效果：使用Artec 3D各款掃描儀成功捕捉鯨魚、海豚、海龜等水生動物的數據，同時也詳細記錄了可能會導致這些動物傷亡的船舶及及其受損表面資訊。將研究成果和保育建議分享給政府機構、航運公司等利害關係人，共謀水生動物保護之策，力求探索出行之有效的動物傷亡預防方案。

為何選擇Artec 3D? Artec 3D系列掃描器功能強大，不僅能精準捕捉鯨魚的龐大體型、腹溝，還能捕捉整艘船隻的資料。 Artec Studio能合併所擷取的數據，勾勒出這些海洋生物的3D全貌，為水生野生動物研究、後續的交流探討與保育工作提供了直接支持。

 

 

 

 

談起法醫學與屍檢，大多數人的腦海中往往會浮現出人類遺體、醫院、太平間及實驗室的畫面。但在科學界，法醫學與屍檢的範疇遠不止於此，它們也涵蓋海洋中的大型哺乳動物。在香港，有這樣一個團隊，他們將3D技術與水生動物法醫鑑定巧妙結合，借助3D掃描技術捕捉動物傷口細節，以及造成動物受傷的船隻資訊。

 

香港城市大學的Brian Kot教授，是水生動物虛擬解剖實驗室的助理教授及獸醫影像學研究員，他表示：“我們的研究主要聚焦於香港及其周邊海域擱淺的水生動物，這些動物棲息在中國南海的沿海水域。”

團隊希望透過採用以虛擬解剖為核心的驗屍技術——這包括對擱淺動物屍體及其疑似致傷物進行3D掃描，並對這些動物屍體進行CT/MRI/超音波檢查——來揭示自然因素及人為活動對水生動物的影響。透過3D掃描建構動物屍體模型，用於調查死因、配對分析及虛擬事故現場重建。簡而言之，就是記錄水生動物的傷亡情況，調查事故的來龍去脈，並探索有效的預防措施。

 

 

Kot教授解釋：「船隻活動是威脅當地鯨豚類動物安全的主要人為因素。2018年，我們遇到的38頭擱淺鯨豚中，有19頭身上有明顯遭受船隻撞擊留下的銳器或鈍器傷痕。」儘管在2020年新冠鯨豚中，有19頭身上有明顯遭受船隻撞擊留下的銳器或鈍器傷痕。」

儘管在2020年新冠段疫情后，海上船隻活動動物危機依然四伏鯨類。 2023年，據報告，25頭擱淺鯨豚中，有15頭曾被漁具纏繞或突然在水下被困。

 

 

 

 

香港城市大學水生動物虛擬解剖實驗室的高級研究助理兼經理Henry Tsui表示：「我們的調查致力於推動海洋保護事業，包括對海豚和海龜的保護，為科學討論和政策制定提供有力依據。這樣一來，水生動物就成了衡量生態系統健康的標尺，激勵我們朝著『同一個海洋，同一種健康』的美好願景

不斷壯大的工具陣容

起初，團隊採用拍照和攝影測量等傳統方法來記錄動物的外觀狀態，但這些方法有明顯不足。

Kot教授指出：“拍照時會受到環境光線、拍攝距離等諸多因素的影響。為此，我們需要藉助3D模型，它能讓我們更直觀地看到動物的皮膚狀況、傷口、受傷情況，還有可能找出'凶器'。”

在嘗試了多種3D掃描方案後，團隊最終鎖定了Artec 3D。

 

 

 

 

“我們選擇Artec 3D，首先是考慮到其出色的色彩還原能力。在研究水生動物的傷口和受傷情況時，紋理信息至關重要，我們能根據它判斷傷口是新傷還是正處於癒合階段等。”

團隊首先從Artec Eva和Space Spider入手，Eva擅長捕捉中型物體，Space Spider則以超高精度的細節捕捉能力廣受業界好評。很快，團隊決定進一步擴充他們的工具陣容。 “我們用Eva掃描動物的全身，用Space Spider掃描頭部、背鰭、生殖裂、傷口或皮損等關鍵部位。數據採集通常需要花20到30分鐘，”Kot教授說道，“我們還引進了Artec Leo，它用大約5到10分鐘就能掃描一隻海豚或鼠海豚。”

 

 

 

 

除了海豚和鼠海豚，團隊還掃描了海龜。Artec Leo採用無線設計、由AI驅動，操作簡單。手持Leo，可以輕鬆地在大型物體周圍移動，快速捕獲數據，且無需擔心電線或線纜的牽絆。

記錄核心數據

團隊的目標不僅在於掃描、檢查動物的外觀，還在於深入其內部結構，因此掃描工作必須細​​緻且全面。

Kot教授解釋道：“我們主要是想結合動物外觀和內部結構掃描數據，搭建出完整的全身3D模型。我們把動物放在CT掃描台上，從不同方位進行掃描：先掃描側面（即側視圖），然後再從頂部和底部進行掃描。”

 

 

 

 

在掃描動物屍體外觀後，團隊便解剖屍體對其內部進行掃描。鑑於動物屍體在掃描過程中可能會發生位移，他們將外部3D掃描資料與內部器官體積CT資料結合，建構出完整的模型，並藉助Blender等高階渲染軟體進行資料分析。

動物全身數據記錄詳盡，為團隊帶來了極大的幫助，這些證據能夠永久保存，意義非凡。 「一旦我們開始解剖、屍檢，就沒有回頭路了，無法再將屍體恢復原狀，」 Kot教授補充道，「但有了3D數據和模型，我們就可以反復進行調查，不僅限於香港本地，還能在國際上進行。全球各地的專家小組都可以共享這些資料，共同推動更深層次的研究。」

 

 

 

如何在10分鐘內掃描一隻鯨魚

掃描鯨魚和船隻等大型物件是Artec Ray的擅長領域。香港城市大學的Tabris Chung博士說：「掃描巨型鯨魚時，我們需要處理的數據量相當龐大，這也是我們選擇Ray的原因。」團隊利用攝影測量技術將色彩映射到3D模型中，即使是世界上體型最大的哺乳動物，也能獲得細節詳盡且準確的掃描結果。

團隊還可以將這些數據用於其他正在進行的專案中。例如，這些數據可以用來研究船舶碰撞對該水域的海豚所存在的威脅。

 

 

 

 

“我們能夠確定這些事故的多發區域，以及在這片水域出沒的船舶類型，”Tabris Chung博士說道，“接著，我們就前往造船廠和碼頭，實地考察各類船舶，用Artec Ray掃描這些船舶的底部。”

成功取得所有高解析度3D數據後，團隊便可進行數據分析，重建事故現場。

 

 

 

 

Tabris Chung博士指出：“這不僅能讓人們知道船隻與海豚發生碰撞的真相，還能讓人們了解預防此類事故的辦法。正因如此，實驗室在掃描所接收的動物時，幾乎都採用了Artec 3D掃描儀。”

共享工具與寶貴經驗

團隊的腳步不曾停止，他們不斷收集、展示、分析這些水生動物的數據。他們同時也著眼於未來，每年都會舉辦一場3D掃描活動，作為動物屍檢工作坊的一環，旨在與當地和全球各地的參與者分享經驗，向參與者傳授利用3D掃描和CT掃描進行動物屍體解剖的實用技巧。

但凡事不能只看一面，我們的關注不應僅限於探究這些動物的死因，更要著眼於它們所棲息的海洋環境及其整體健康狀況。

 

 

 

 

「我們必須全面審視動物的健康問題，而非僅僅局限於探究其死亡原因，」Kot教授強調，「鯨類動物常受傳染病困擾，這些傳染病可能會引發蠕蟲肺炎或肌骨骼疾病，進而削弱它們的活動能力。此外，視力或聽力受損也會使它們的覓食效率大打折扣，對周圍環境的敏感度也會減弱，

Kot教授建議：“在製定保護瀕危水生野生動物的措施時，我們不能一味地將責任歸咎於船隻。相反，我們需要更加深入地了解這些動物的健康狀況，並努力減輕自然與人為因素給它們帶來的影響。”