Artec Space Spider在拉布雷亚沥青坑的3D扫描

12000年前，加州洛杉矶中心地带的浅层地表发现了大量天然沥青沉积。溪流和池边更是如此。当猛犸象、野牛、马、地懒、骆驼等跋涉来此喝水解渴时，它们可能会陷入渗透至地表外的粘稠沥青中。只要1.5英寸（4厘米）厚的液态沥青，就足以困住一头野牛甚至猛犸象。

拉布雷亚沥青坑发现的惧狼骨架

包括惧狼（Canus dirus）、剑齿虎（Smilodon fatalis）、美洲狮（Panthera leo atrox）等猎食动物，见到深陷沥青的动物，就会慢慢靠近，想要美餐一顿。但最终，猎物和捕手都在地面慢慢死去，它们的部分遗体会随着时间的流逝，最终被埋于满是沥青的沉积物中。

拉布雷亚沥青坑博物馆的剑齿虎骨架

自从1906年，科学家开始研究这些沥青沉积物中发掘的化石，它们都存放于拉布雷亚沥青坑博物馆。目前，共有超过350万件标本在拉布雷亚沥青坑被陆续发现。这些化石的放射性碳元素显示，它们拥有50000年之久的历史。

拉布雷亚沥青坑博物馆

青坑对全球古生物学者而言，是一个名副其实的宝库，这里保存着大量保存完整的化石标本。比如说，他们已经发现了超过3600只惧狼遗骸，还有沥青中发现的数万件其他化石。

拉布雷亚沥青坑的91号坑

研究人员多年来已经为这些标本进行了诸多研究，包括放射性碳年代测定，以及其他分子鉴定，揭示多年来与环境和人类活动相关的生物变化。放射性碳年代测定让我们知道这些古生植物、昆虫、鸟类、爬行动物、两栖动物、哺乳动物、贝类的具体年代，并逐渐了解人类在此定居前的几千年前，周围环境如何。

这不仅有助于我们了解过去，同时也能帮助科学家精确解释当前环境中的变化，更好预测几十年、几百年后的变化，以协助制定保护规划。

拉布雷亚沥青坑100多个坑中的91号坑所发现的化石

放射性碳年代测定是一种破坏性测试，在此之前，博物馆会制作化石石膏模具，保护原物用于研究。采用数码单反相机的摄影测量法用于每件标本，但处理时间总是很长，而且还有大量化石等待加工。

拉布雷亚沥青坑博物馆架子存放的化石

后来，他们了解到3D扫描在古生物学中的应用，它能迅速提升工艺速度和准确度，采用3D打印和视觉化，可以带来诸多全新可能，更不用说顺利实现数字归档。

拉布雷亚沥青坑博物馆中的美洲狮骨架

Artec金牌授权经销商Rapid Scan 3D的3D扫描专家向他们推荐了Artec Space Spider，这是一款专业手持式结构光扫描仪，可快速制作计量级3D模型，甚至包括那些带有复杂有机外形的物体，如化石。Space Spider精度可达0.05毫米，每块化石仅需数分钟，就能完成过去一个多小时的工作量。

Rapid Scan 3D的Chris Strong说道，“考虑到拉布雷亚沥青坑化石和骨骼3D扫描对细节的要求，显然，Artec Space Spider是一个正确的选择。Space Spider携带方便，无论对于新手还是资深用户，操作都非常简单。我们可以在几分钟内捕获高分辨率的彩色信息。多年来，我们也在航空航天和医疗领域大量使用Artec扫描仪，效果很好。这项技术也能用于文物保护和骨骼、化石的扫描。”

Carrie Howard握着沥青中挖掘出来的骆驼第六块颈椎

用拉布雷亚成像专家Carrie Howard的话说，“Space Spider能精准捕获骨骼的复杂几何。部分外形和表面特征很难捕获，比如野牛肋骨的平滑弧度，剑齿虎长长的上颌犬齿，还有短面熊跖骨，我还可以举很多例子…… Space Spider全部都能捕获，制成栩栩如生的高精度彩色3D模型。”

Howard补充道，“初期项目之一包括了400件标本。我们迅速完成了扫描和处理，开始了其他标本项目。现在，我们处理的标本数量远远超过了过去，使用摄影测量法时，同样的工作量，我们需要三倍时间。”

博物馆23号挖掘项目出土的惧狼椎骨

Howard采用Space Spider进行3D扫描，大多情况下仅需几分钟：她只要把标本放在小型旋转台上，拿起Space Spider，上下移动扫描仪的同时，慢慢转动旋转台，就能捕获每个角度和表面。扫描过程中，扫描仪软件Artec Studio还能实时显示扫描效果。有遗漏区域会立刻体现，方便及时补救。随后将标本转个身，重复该步骤即可。

使用Artec Space Spider为惧狼颚骨进行3D扫描

随后Artec Studio进行后期处理，负责将扫描对齐配准，制成完整的“完美数字复制品”3D模型，并以OBJ文件格式导出并存档。

Artec Space Spider扫描制作的惧狼颚骨3D模型

近期，博物馆测试了Artec Micro，这是一款全自动计量级桌面式3D扫描仪，用于扫描小型物体，精度高达10微米。博物馆拥有一系列小型标本藏品，包括各种动植物，如鸟骨、淡水螺、各类种子。扫描流程相当简单：只要将标本放置在Micro扫描平台上，点击几下鼠标，扫描仪就会自动完成剩余工作。工作台会摇摆旋转，Micro结构蓝光和双摄像头将从各个角度，捕获标本表面的所有特征。

正如上图所示，博物馆访客可以从玻璃另一侧看到工作中的Space Spider，还能实时看到化石3D成像（通过Artec Studio）。3D扫描窗另一侧正是博物馆的化石实验室，这里被戏称为“玻璃鱼缸”，是半圆形的玻璃实验室，儿童和成人都可近距离观看古生物学家筛检、清洗、标注各类化石的过程。

《冰河时代的巨人》中困在沥青中的猛犸象和剑齿虎

博物馆始终在考虑构建一个在线3D标本模型数据库，供全球研究人员使用，并向当地和网络人群公开，比如学校、高校等，这是博物馆目前和未来的工作重心。

另外两个项目，尽管当前还在探索研发阶段，将采用AR（增强现实）来提升公众和拉布雷亚沥青坑古生物资源的互动品质，可通过互动式和沉浸式展品来实现。这类项目需要博物馆Space Spider和其他数字科技制作的3D模型，来提升公众的科学知识，减少全社会对科学的误解。