JPT No. 14 – Photogrammetry vs. micro-CT scanning for 3D surface generation of a typical vertebrate fossil – a case study
Julia M. Fahlke1 and Marijke Autenrieth1
1 – Museum für Naturkunde, Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung, Invalidenstraße 43, 10115 Berlin, Germany
E-mail: Julia.Fahlke@mfn-berlin.de
ABSTRACT
Over the recent years, three-dimensional (3D) surface digitization of fossils has achieved wide application in vertebrate paleontology, be it for reconstruction, morphometric or preservation purposes. The wide array of techniques available for 3D surface generation can, however, be somewhat confusing. Therefore, the aim of our study is to help the paleontologist reach a well-informed decision on which technique to use for standard purposes, taking into account aspects such as accuracy, reproducibility, and efficiency. In this study, we are comparing the above aspects when applying micro-computed tomography (micro-CT), manual photogrammetry and automated photogrammetry to an object typically digitized in vertebrate paleontology: a medium-sized fossil mammal cranium (that of an early Oligocene anthracotheriid). Our results show that manual photogrammetry has a high degree of reproducibility and is the most efficient, least costly method of the ones tested, although more training is required for the unexperienced researcher. Also, when attention is paid to proper lighting and overlap, fewer photographs do not necessarily yield inaccurate results, increasing the speed of data acquisition even more. Disadvantages of CT scanning in external surface generation include the lack of a photo surface, and long post-processing times due to removal of internal surface structures that are not used for this purpose. The technology used for automated photogrammetry, MDS Witikon, offers fast and convenient digitization. Large amounts of data and detail produced, however, may be very useful for the creation of object panoramas but exceed the limits for common use of 3D surfaces.
RESUMO [in Portuguese]
Recentemente, a digitalização da superfície de fósseis a três dimensões (3D) tem tido uma ampla aplicação na paleontologia de vertebrados, quer para propósitos de reconstrução, morfometria ou preservação. O vasto espectro de técnicas disponíveis para a geração de superfícies 3D pode, no entanto, ser confusa. Portanto, o objectivo deste estudo é ajudar o paleontólogo a chegar a uma decisão bem informada sobre que técnica usar para propósitos normais, tendo em consideração a precisão, reproducibilidade e eficiência. Neste estudo, comparamos os aspectos acima quando usando tomografia computorizada, fotogrametria manual e fotogrametria automática para um objecto tipicamente digitalizado em paleontologia de vertebrados: um crânio de um mamífero fossilizado (Anthracotheridae do Oligocénico inferior). Os nossos resultados demonstram que a fotogrametria manual tem um elevado grau de reproducibilidade, é mais eficiente e menos caro dos métodos testados, apesar de requerer mais treino para um investigador com pouca experiência. Além disso, quando a atenção devida é tomada à luz e sobreposição, menos fotografias não implicam piores resultados, o que aumenta a velocidade de aquisição. As desvantagens da tomografia computorizada para fins de geração de modelos da superfície externa incluem a ausência de uma foto de superfície bem como um pós-processamento demorado devido à remoção das estruturas internas desnecessárias. A tecnologia usada para fotogrametria automática, MDS Witikon, oferece uma digitalização rápida e conveniente. Grandes quantidades de informação e detalhe são produzidos, contudo, apesar de ser útil para a criação de object panoramas mas excede os limites para o uso comum de superfícies 3D.