Resumen en Español

Reconstrucción estereoscópica 3D a partir de múltiples vistas de molares inferiores de rinocerontes actuales y pleistocenos para el análisis de mesodesgaste

En este trabajo evaluamos la idoneidad en los estudios paleontológicos de un método para elaborar reconstrucciones 3D a partir de fotografías. Este método resulta atractivo ya que fotografiar ejemplares es más rápido que escanearlos con un escáner de contacto o un escáner láser, por lo que su uso presenta ventajas, por ejemplo, en visitas a museos. Por otra parte, una cámara digital es mucho menos costosa y más fácil de transportar que los delicados escáneres 3D. Con el objetivo de evaluar las posibilidades del sistema se utilizó la reconstrucción de la paleodieta de los rinocerontes del Pleistoceno de Europa noroccidental. Para ello se desarrolló un método de análisis de molares inferiores de rinocerontes en los que no se puede aplicar el análisis clásico de mesodesgaste. Este método consiste en el examen de las facetas de la banda bucal de esmalte. Se han considerado dos variantes del método. En la primera se midió digitalmente el ángulo entre la superficie del borde del esmalte y la superficie de la cara bucal de los dientes para establecer una clasificación de los patrones de desgaste. La segunda variante consistía en una clasificación visual. De acuerdo con nuestra experiencia, los modelos 3D obtenidos a partir de fotografías digitales proporcionan una precisión suficiente para las investigaciones paleontológicas. Los resultados obtenidos sugieren que Stephanorhinus hundsheimensis y Stephanorhinus kirchbergensis eran ramoneadores. La dieta de Stephanorhinus hemitoechus era más abrasiva, pero no tanto como la dieta mixta de Rhinoceros unicornis. El régimen alimentario de Coelodonta antiquitatis se situaría entre la dieta del actual pacedor estricto Ceratotherium simum y la dieta mixta de Rhinoceros unicornis.

Palabras clave: 3D; mesodesgaste; molares inferiores; rinoceronte; Pleistoceno

Traducción: Miguel Company

Résumé en Français

Reconstruction stéréo 3D à vues multiples des molaires inférieures de rhinocéros récents et pléistocènes pour analyse de l’usure des dents

Dans cet article nous avons évalué comment une méthode, dans laquelle des reconstructions en 3D sont produites à partir de photographies, est mieux adaptée aux investigations paléontologiques. Cette méthode est intéressante puisque photographier des spécimens est plus rapide que les scanner avec contact ou au laser, ce qui permet une meilleure utilisation, par exemple, des visites de musées. Un appareil photo numérique est aussi beaucoup moins cher et plus mobile que des scanners 3D spécialisés. La reconstruction du régime alimentaire ancient des rhinocéros pléistocènes du nord ouest de l’Europe est utilisée comme étude de cas. Nous avons développé dans ce but une méthode d’analyse des molaires inférieures de rhinocéros, pour lesquelles l’analyse classique d’usure des dents (“mesowear”) ne peut pas être utilisée. Cette méthode est basée sur l’examen des facettes de la bande d’émail buccal. Nous avons pris en compte deux variantes à cette méthode. Pour la première, nous avons mesuré numériquement l’angle entre la surface de la face occlusale et la surface de la face vestibulaire de la dent, et l’avons utilisé comme mesure de l’usure. La deuxième variante était basée sur une description visuelle. Notre expérience suggère que les modèles 3D basés sur les phototgraphies numériques sont suffisamment précis pour que ces modèles soient utilisables pour des investigations paléontologiques. Les résultats indiquent que le régime alimentaire de Stephanorhinus hundsheimensis et Stephanorhinus kirchbergensis est du type brouteur. L’alimentation de Stephanorhinus hemitoechus est une alimentation plus abrasive, mais pas autant que celle de Rhinoceros unicornis récent au régime alimentaire composite. Coelodonta antiquitatis possède un régime alimentaire compris entre celui du type pâtureur de Ceratotherium simum et celui de Rhinoceros unicornis à l’alimentation composite, récents.

Mots clés:  3D; usure des dents; molaire inférieure; rhinocéros; Pléistocène.

Translator: Yves Candela

Deutsche Zusammenfassung

Multi-view Stereo 3D Rekonstruktion der unteren Molaren von rezenten und pleistozänen Rhinozerossen für die Mesowear-Analyse

In dieser Arbeit testen wir wie gut eine Methode, die 3D Rekonstruktionen von Photographien produziert, für paläontologische Untersuchungen geeignet ist. Diese Methode ist attraktiv, da es schneller geht, die Stücke zu fotografieren als sie mit einem Nadel-oder Laserscanner zu scannen und das bedeutet, dass z. B. Museumsaufenthalte besser genutzt werden können. Außerdem ist eine Digitalkamera viel mobiler als geeignete 3D Scanner. Die Nahrungsrekonstruktion von nordwesteuropäischen pleistozänen Rhinozerossen wurde als Testfall genommen. Für diesen Zweck entwickelten wir eine Methode für die Analyse der unteren Molaren von Rhinozerossen, auf die die klassische Mesowear-Analyse nicht anwendbar ist. Die Methode basiert auf der Untersuchung der Facetten des buccalen Schmelzstreifens. Wir berücksichtigten zwei Variationen der Methode. In der ersten Variante maßen wir den Winkel zwischen der Oberfläche der Schmelzkante und der buccalen Seite der Zahnoberfläche digital um den Abrieb zu erzielen. Die zweite Variante basierte auf visual Scoring. Unsere Erfahrungen legen nahe, dass die 3D Modelle, die auf Digitalfotos basieren ausreichende Genauigkeit für paläontologische Untersuchungen liefern. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Nahrungsgewohnheiten von Stephanorhinus hundsheimensis und Stephanorhinus kirchbergensis in den grasenden Bereich fallen. Die Nahrung von Stephanorhinus hemitoechus war abrasiv aber nicht so stark wie die des heutigen mixed-feeders Rhinoceros unicornis. Die Nahrungsgewohnheit von Coelodonta antiquitatis fällt zwischen die des heutigen extremen Grasfressers Ceratotherium simum und des mixed-feeders Rhinoceros unicornis.

SCHLÜSSELWÖRTER: 3D; Mesowear; Molaren, untere; Rhinozeros; Pleistozän

Translator: Eva Gebauer

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski Abstrakt

TRÓJWYMIAROWA REKONSTRUKCJA STEREO Z RÓŻNYCH UJĘĆ DOLNYCH TRZONOWCÓW WSPÓŁCZESNYCH I PLEJSTOCEŃSKICH NOSOROŻCÓW DLA ANALIZY ZUŻYCIA ZĘBÓW

W badaniach będących tematem tego artykułu przetestowaliśmy przydatność do celów paleontologicznych metody tworzenia rekonstrukcji 3D ze zdjęć. Metoda ta jest obiecująca ponieważ fotografowanie okazów jest szybsze niż skanowanie ich przy użyciu skanera igłowego bądź laserowego, co oznacza że przykładowo wizytowanie kolekcji muzealnych może być lepiej spożytkowane. Na dodatek, aparat cyfrowy jest znacznie tańszy i łatwiejszy w przenoszeniu niż skanery 3D. Rekonstrukcja paleodiety Północno-Wschodnioeuropejskich nosorożców z plejstocenu została użyta jako przykład. W tym celu opracowaliśmy metodę analizy dolnych trzonowców nosorożców, do których klasyczna analiza zużycia zębów nie może być zastosowana. Nasza metoda opiera się na badaniu fasetek na policzkowej części emalii. Rozważyliśmy dwa przypadki zastosowania tej metody. W pierwszym przypadku cyfrowo zmierzyliśmy kąt pomiędzy krawędzią emalii a powierzchnią po policzkowej stronie zęba, a następnie użyliśmy otrzymane pomiary do oszacowania wzoru zużycia. W drugim przypadku braliśmy pod uwagę ocenę wizualną zębów. Nasze doświadczenie pokazuje, iż modele 3D opracowane na podstawie cyfrowych zdjęć są wystarczająco dokładne aby mogły posłużyć do badań paleontologicznych. Wyniki analiz sugerują, że dietą gatunków Stephanorhinus hundsheimensis oraz Stephanorhinus kirchbergensis były najprawdopodobniej gałązki i liście z drzew oraz krzewów. Dieta gatunku Stephanorhinus hemitoechus powodowała większe ścieranie uzębienia, jednak nie tak duże jak u współczesnego gatunku Rhinoceros unicornis o zróżnicowanej diecie. Dieta gatunku Coelodonta antiquitatis mieści się pomiędzy dietą współczesnego gatunku Ceratotherium simum żerującego na niskiej roślinności a mieszaną dietą Rhinoceros unicornis.

Słowa kluczowe: 3D; analiza zużycia zębów; ząb trzonowy, dolny; nosorożec

Translators: Dawid Mazurek and Robert Bronowicz

Riassunto in Italiano

Ricostruzione multi-view stereo 3D dei molari inferiori di rinoceronti attuali e pleistocenici per analisi di mesowear

In questo lavoro abbiamo testato l’efficacia di una metodologia da applicare a studi paleontologici basata su ricostruzioni 3D ottenute a partire da fotografie. Un vantaggio della metodologia proposta rispetto ad altre è che si basa su delle fotografie, che si possono ottenere più  velocemente di scansioni; una conseguenza immediata è per esempio che le visite ai musei possono essere più produttive. Inoltre, una fotocamera digitale è molto meno costosa e facile da trasportare di uno scanner 3D. Per testare il metodo abbiamo ricostruito la paleodieta dei rinoceronti pleistocenici dell’Europa nord-occidentale. Abbiamo quindi sviluppato una metodologia di analisi dei molari inferiori dei rinoceronti (per i quali normalmente le classiche analisi di mesowear non possono essere effettuate) basato sull’osservazione delle faccette dello smalto nella parte labiale del dente. Abbiamo testato due varianti dello stesso metodo. Nella prima i conteggi volti a determinare i pattern di usura sono basati su misure digitali dell’angolo fra il bordo dello smalto e il lato labiale del dente, mentre nella seconda variante sono basati su rilevazioni visive. La nostra sperimentazione dimostra che i modelli 3D basati su fotografie digitali sono sufficientemente precisi per l’utilizzo per scopi paleontologici. I risultati sembrano indicare che la dieta di Stephanorhinus hundsheimensis e Stephanorhinus kirchbergensis ricada nel campo dei browsers. La dieta di Stephanorhinus hemitoechus era basata su cibi più abrasivi, ma non tanto come quella del mixed feeder attuale Rhinoceros unicornis. La dieta di Coelodonta antiquitatis si colloca fra quella del grazer estremo attuale Ceratotherium simum e del mixed feeder Rhinoceros unicornis.

Parole chiave: 3D; mesowear; molari inferiori; rinoceronte; Pleistocene

Translator: Chiara Angelone and Lucia Angiolini