Computer files have no weight, cannot break, and can be mirrored, replicated, scaled, edited, and emailed at will. This allows paleontologists to use these files for purposes that would be impossible using real bones, e.g., repeatedly re-mounting an entire skeleton within hours. However, digital files from CT or laser scans are usually very large, demanding powerful computers, and the scans are costly. Mechanical digitizing provides a cheaper alternative, albeit at lower resolution. We detail how the digitizer and program are best used to make file creation and editing easy and fast, and how small and very large bones can be digitized, even if they are bigger than the reach of the digitizer, or have complex shapes. To allow accurate digitizing the fossil must rest stably on a support. We designed a special variable holder that is easy to transport and allows digitizing anywhere.

The files created with these methods are not as accurate as CT or laser scan data, but good enough for almost all research tasks. We explain what advantages and disadvantages digital files in general and mechanical digitizing files especially have compared to real fossils. We also test he accuracy of mechanical digitizing data, finding it to be sufficiently accurate for most research tasks.

Resumen en Español

DIGITALIZACIÓN AUTOMÁTICA EN PALEONTOLOGIA – TECNICAS NUEVAS Y MEJORADAS.

Las representaciones tridimensionales digitalizadas de huesos ofrecen ventajas sobre los huesos reales o las réplicas. Sin embargo, la creación de archivos en 3D puede ser larga y costosa, y los archivos resultantes son difíciles de manejar debido a su tamaño. Hasta ahora, la digitalización automática se ha limitado a huesos de grandes dimensiones. Se describen aquí técnicas nuevas y perfeccionadas para la recolección de datos mediante digitalizadores automáticos que facilitan la creación y edición de archivos. Esto incluye:

-Perfeccionamiento en el procedimiento de digitalización integrado, reduciendo las necesidades de tiempo y los costes.

-Precisión para facilitar el montaje y los contenedores de transporte para pequeños fósiles.

-Un incremento significativo en el rango de tamaño de los huesos que pueden ser digitalizados, permitiendo desde la digitalización exacta de huesos de unos pocos centímetros de largo hasta huesos mayores que el alcance del digitalizador. Este incremento permite el estudio de conjuntos incluyendo tanto huesos pequeños, como de gran tamaño.

-Algunas morfologías complejas, como costillas o vértebras, se pueden digitalizar ahora con facilidad.

- Instrucciones paso a paso del uso del digitalizador y el programa para facilitar la adquisición de las técnicas.

Los archivos 3D de los fósiles digitalizados con estos métodos se pueden incorporar fácilmente a bases de datos conectadas en red como previsualizaciones de pequeño tamaño y como archivos completos. Los formatos de archivo son comunes y el tamaño de los archivos es relativamente pequeño en comparación con los datos obtenidos mediante Tomografía Computerizada (CT) o escáneres láser. Los archivos que contienen las nubes de puntos se pueden intercambiar con archivos de escáner láser de resolución similar. Se describen otros posibles usos de la digitalización automática.

Además, se describen brevemente técnicas para obtener y editar datos comparables procedentes de técnicas de tomografía computarizada. Los datos basados en técnicas de CT se utilizan para comprobar la exactitud de los datos digitalizados de forma automática. 

Translator: F. Ortega
 

Résumé en Français

La numérisation mécanique pour la paléontologie – techniques nouvelles et améliorées

La numérisation des os en trois dimensions offre plusieurs avantages par rapport aux os réels ou aux moulages. Toutefois, la création de fichiers 3D prend du temps et est coûteuse, et les fichiers obtenus sont difficiles à traiter à cause de leur taille. La numérisation mécanique était jusque là limitée à des os de grande taille. Ici, de nouvelles techniques améliorées de collecte de données pour des convertisseurs numériques mécaniques sont décrites, facilitant la création et l’édition de fichiers. Cela inclus:

- Amélioration de la procédure informatique de numérisation, réduisant le temps et le coût nécessaire

- Détails d’un portoir pour fossiles de petite taille, facile à assembler et à transporter

- Une augmentation significative de la gamme de taille d’os pouvant être numérisés, permettant à la fois une numérisation exacte d’os de seulement quelques centimètres de long, et une numérisation d’os sortant de la gamme de taille du convertisseur numérique. Cette amélioration permet l’étude d’assemblages comprenant à la fois des os de petite et grande taille.

- Les formes complexes telles que pour des côtes et des vertèbres peuvent maintenant être numérisées facilement.

- Des instructions ‘étape par étape’ pour l’utilisation du convertisseur numérique et du programme permettent un apprentissage plus facile de ces techniques.

Les fichiers 3D de fossiles numérisés avec cette méthode peuvent être facilement ajouté à des bases de données en ligne, en tant qu’aperçu de petite taille ou fichier complet. Les formats de fichiers sont communs et la taille des fichiers est relativement petite en comparaison des données issues de CT-scan ou de laser-scan. Les fichiers ‘Pointcloud’ peuvent être échangés avec des fichiers laser-scan de même résolution. D’autres utilisations possibles des données mécaniquement numérisées sont décrites.

De plus, des techniques pour extraire et éditer des données comparables issues de CT-scan sont rapidement décrites. Des données issues de CT-scan sont ici utilisées pour vérifier la précision des données numérisées mécaniquement.

MOTS CLES: conversion numérique mécanique; méthodes; ordinateur; vertèbres

Translator: Olivier Maridet

Deutsche Zusammenfassung

Die Wiedergabe von Knochen als dreidimensionale digitale Datei hat verschiedene Vorteile gegenüber der Verwendung echter Knochen. Das Erstellen solcher 3D Computerdateien kann jedoch teuer und aufwendig sein. Die Dateien selbst sind oft von unhandlicher Größe. Mechanisches Digitalisieren war bislang auf große Knochen beschränkt. Wir schildern hier neue und verbesserte Methoden für das mechanische Digitalisieren, die die Dateierstellung und -bearbeitung erleichtern. Dazu gehören:

- Details zu einem speziell entwickelten Halter für kleine Fossilien.

- Verbesserungen der Digitalisierungsmethoden im Programm, die zusätzliche Bearbeitungssoftware überflüssige machen und so Zeit und Kosten einsparen.

- Eine deutliche Erweiterung der Knochengröße, die digitalisiert werden kann. Somit ist es möglich, sowohl Knochen von nur einigen Zentimeter Größe zu digitalisieren, als auch solche, die größer sind als die Reichweite des Digitalisierarms. Es können daher Kombinationen aus kleinen und großen Knochen untersucht werden.

- Komplex geformte Knochen wie Rippen oder Wirbel können ohne besonderen Aufwand digitalisiert werden.

- Eine Schritt-für-Schritt Anleitung für Digitalisiergerät und Programmnutzung vereinfacht das Erlernen der Techniken.

Die mit den hier beschriebenen Methoden digitalisierten 3D-Dateien von Fossilien können Internet-Datenbanken ohne großen Aufwand hinzugefügt werden, sowohl als komplette Dateien als auch als in der Auflösung reduzierte Vorschau. Gängige Dateitypen werden verwendet, und die Dateigrößen sind klein im Vergleich zu CT oder Laser-Scan basierten Daten. Punktwolken-Dateien können genauso verwendet werden, wie Laser-Scan Dateien gleicher Auflösung. Wir diskutieren weitere Verwendungsmöglichkeiten unserer Methoden.

Zusätzlich wird die Methodik beschrieben, mit der wir vergleichbare Datensätze aus CT Daten extrahieren und bearbeiten. Diese werden genutzt um die Genauigkeit der mechanisch digitalisierten Datensätze zu bestimmen.

Translated by author

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski Abstrakt

Mechaniczne digitalizowanie w paleontologii - nowe i poprawione techniki

Trójwymiarowe cyfrowe obrazy kości mają przewagę w kilku kwestiach nad oryginałami i odlewami. Jednakże, tworzenie plików 3D może być czasochłonne i drogie, a uzyskane pliki są niewygodne w użyciu ze względu na ich rozmiar. Mechaniczne digitalizowanie było dotychczas ograniczone do dużych kości. Opisujemy nowe i poprawione techniki poboru danych, ułatwiające tworzenie i edycję plików. W ramach tego znajdują się:

- Poprawki wewnątrz programowe związane z procedurą digitalizacji, zmniejszające wymagania czasowe i finansowe.

- Szczegółowe dane łatwego do zmontowania i przenoszenia uchwytu do małych skamieniałości.

- Znaczny wzrost zakresu rozmiaru kości nadających się do digitalizacji, umożliwiający równie dokładne digitalizowanie kości kilkucentymetrowej długości i takich o rozmiarze większym niż zakres pracy maszyny służącej do digitalizacji. Pozwala to badać nagromadzenia kości zarówno o małych jak i dużych rozmiarach.

- Skomplikowane kształty, jak żebra czy kręgi, mogą być obecnie digitalizowane z łatwością.

- Instrukcje krok po kroku dotyczące urządzenia i programu w celu łatwego przyswajania technik.

Pliki z modelami 3D skamieniałości zdigitalizowanych tymi metodami mogą z łatwością zostać wprowadzone do internetowych baz danych jako niewielkich rozmiarów miniaturki i całe pliki. Formaty plików są typowe, a ich rozmiary relatywnie małe w porównaniu z obrazami CT czy skanami laserowymi. Pliki zawierające chmury punktów mogą być teraz wymiennie stosowane z plikami skanerów laserowych o podobnej rozdzielczości. Zostały opisane również inne możliwości użycia danych otrzymanych dzięki digitalizacji mechanicznej.

Dodatkowo, krótko opisano techniki pozyskiwania i edycji porównywalnych danych pochodzących z tomografii komputerowej (CT). Dane oparte o CT zostały użyte dla kontroli dokładności danych uzyskanych metodą mechanicznej digitalizacji.

Słowa kluczowe: mechaniczna digitalizacja, metody, komputer, kręgowce

Przetłumaczył: Dawid Mazurek

Poprawki: Robert Bronowicz