Techniques for digital restoration of cranial elements on 3D surface models
Plain Language Abstract
Fossils are commonly damaged, fragmented, and deformed. Many analyses require that the anatomy of the specimens be as complete as possible. Digital restoration allows the removal of damage and deformation of fossils by manipulating digitized specimens in three-dimensional modeling programs. This paper records, documents, and details the digital restoration techniques used to remove the damage present in the skulls and jaws of 32 fossil specimens of cynodonts from South America. In addition, a classification of three levels of restoration (low, medium, and high) is proposed. The higher the level of restoration, the more damaged areas the fossil had and the more techniques were needed to restore it completely, increasing the complexity of the process. Most of the specimens have a low and medium degree of restoration, indicating that few techniques were needed to restore them. The most common damages in cynodont fossils are deformation, fragmentation of fragile areas of the skull, and loss of the smallest bones of the jaw. Specimens with strong compression could not be successfully retrodeformed, and the problem remained unresolved.
Arabic
تقنيات الترميم الرقمي لعناصر الجمجمة على نماذج سطحية ثلاثية الأبعاد
المؤلفون: فلورنسيا س. فيليبيني، فرناندو عبد الله، وغييرمو هـ. كاسيني
الملخص: الترميم الرقمي هو عملية إزالة الأضرار الحفظية أو غيرها من أنواع الضرر لاستعادة الشكل الأصلي المفترض للعينات الأحفورية. في هذا العمل، تم ترميم نماذج سطحية ثلاثية الأبعاد لجماجم وفكوك 32 عينة من قردة الفك (سينابسيدا، سينودونتيا) من أمريكا الجنوبية رقميًا. تقنيات الترميم الرئيسية المستخدمة مستمدة من المراجع العلمية، وهي مُكيفة مع مشكلة الحفظ الخاصة بكل عينة. يُقترح تصنيف ثلاث درجات ترميم (منخفضة، متوسطة، وعالية)، مع مراعاة عدد التقنيات المستخدمة ونسبة الضرر في الحفرية. كلما زادت درجة الضرر، زاد تعقيد الترميم وزاد مستوى التفسير المُضاف. من بين جميع العينات، أظهرت 36.5% درجة منخفضة من الترميم، و15% درجة متوسطة، و7.3% درجة عالية. من بين الأضرار الرئيسية المسجلة في عينات كلاب الفك، تبرز ما يلي: تفتت جزئي أو كلي لأحد القوسين الوجنيين، وفقدان كامل للعظام الخلفية، وتفتت النتوءات الإكليلية، وتشوه ثباتي. لم يُستطع القضاء على التشوه أحادي الاتجاه تمامًا في الأحافير التي أظهرته، كونه المشكلة الترميمية الوحيدة التي لم تُحل بعد. يتيح تفصيل وتوثيق جميع إجراءات الترميم إمكانية تتبع التغييرات التي طُبقت على العينات، وهو أمر مفيد للغاية للباحثين الذين يواجهون مشاكل مماثلة.
الكلمات المفتاحية: الترميم؛ التشوه الرجعي؛ النماذج ثلاثية الأبعاد؛ التقنيات الرقمية؛ الفقاريات الأحفورية؛ كلاب الأسنان
ترجمة: ا. د./ أحمد عوض عبد الهادي (كلية العلوم - جامعة المنيا)
Translator: Ahmed Awad Abdelhady. Geology Department, Minia University, Egypt
Chinese
In progress
Translator: Yanzhe Fu. Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, Chinese Academy of Sciences
Deutsche Zusammenfassung
In progress
Translator: Eva Gebauer
Resumen en Español
Técnicas de restauración digital de elementos craneales en modelos 3D de superficie
La restauración digital es un proceso por el cual se remueven los daños preservacionales o de otro tipo de los especímenes fósiles para recuperar la morfología previa a la fosilización. En el presente trabajo, se restauraron digitalmente modelos 3D de superficie de cráneos y mandíbulas de 32 especímenes de cinognatios (Sinapsida: Cynodontia) de América del Sur. Las técnicas de restauración utilizadas provienen de la literatura y fueron adaptadas a los problemas preservacionales particulares. Se propone una clasificación en tres grados de restauración (baja, media y alta) teniéndose en cuenta la cantidad de técnicas utilizadas y el porcentaje de daño que presentaba el fósil. Cuanto mayor sea el grado de deformación, mayor es el grado de complejidad de la restauración y mayor el grado de interpretación añadido. El 36,5 % de los especímenes presentaban un grado bajo de restauración, el 15% un grado medio, y el 7,3% un grado alto. Entre los daños registrados en los especímenes de cinognatios se destacan: fragmentación parcial o total de uno de los arcos cigomáticos, pérdida total de los huesos postdentarios, fragmentación de los procesos coronoideos y deformación litostática. La deformación unidireccional no pudo ser eliminada completamente de los fósiles que la presentaban, siendo el único problema restaurativo sin resolver. Detallar y documentar la totalidad de los procesos restaurativos permite establecer la trazabilidad de los cambios aplicados a los especímenes, siendo de gran utilidad para los investigadores que confronten con problemas similares.
Palabras clave: restauración; retrodeformación; modelos 3D; técnicas digitales; vertebrados fósiles; cinodontes
Traducción: Authors
Résumé en Français
In progress
Translator: Vincent Perrier. Maître de Conférences, Université Lyon
Greek
In progress
Translator: Evangelos Vlachos
Polski
Techniki cyfrowej renowacji elementów czaszki na trójwymiarowych modelach powierzchni
Cyfrowa renowacja to proces, w którym usuwa się uszkodzenia konserwatorskie lub innego rodzaju, aby odzyskać domniemaną oryginalną morfologię okazów kopalnych. W niniejszej pracy trójwymiarowe modele powierzchni czaszek i żuchw 32 okazów cynognatów (Synapsida, Cynodontia) z Ameryki Południowej zostały poddane cyfrowej renowacji. Główne techniki renowacji pochodzą z literatury i są dostosowane do konkretnego problemu konserwatorskiego. Zaproponowano klasyfikację na trzy stopnie renowacji (niski, średni i wysoki), biorąc pod uwagę liczbę zastosowanych technik i procent uszkodzeń skamieniałości. Im wyższy stopień uszkodzenia, tym większa złożoność renowacji i tym wyższy poziom dodanej interpretacji. Spośród wszystkich okazów 36,5% prezentowało niski stopień renowacji, 15% prezentowało średni stopień, a 7,3% wysoki stopień. Wśród głównych uszkodzeń odnotowanych w okazach cynognatusów wyróżniają się następujące: częściowa lub całkowita fragmentacja jednego z łuków jarzmowych, całkowita utrata kości post zębowych, fragmentacja wyrostków dziobiastych i deformacja litostatyczna. Jednokierunkowej deformacji nie udało się całkowicie wyeliminować w szczątkach, które ją przedstawiały, będąc jedynym nierozwiązanym problemem rekonstrukcyjnym. Szczegółowe opisanie i udokumentowanie całości procedur rekonstrukcyjnych pozwala na ustalenie prześledzenia zmian zastosowanych w okazach, co jest niezwykle przydatne dla badaczy skonfrontowanych z podobnymi problemami.
Słowa kluczowe: renowacja; retrodeformacja; modele 3D; techniki cyfrowe; kopalne kręgowce; cynodonty
Translator: Krzysztof Stefaniak
Russian
In progress
Translator: Leonid Voyta
Ukrainian
Методи цифрового відновлення елементів черепа на 3D-моделях поверхні
Цифрова реставрація – це процес, за допомогою якого видаляються пошкодження, що виникли протягом зберігання, або інші типи пошкоджень, щоб відновити передбачувану оригінальну морфологію скам’янілостей. У цій роботі було використано цифрове відновлення 3D-моделей поверхні черепів та нижніх щелеп 32 зразків циногнатів (Synapsida, Cynodontia) із Південної Америки. Основні використані методи реставрації взяті з літератури та адаптовані до конкретної проблематики. Запропоновано класифікацію на три ступені реставрації (низький, середній та високий), враховуючи кількість використаних методів та відсоток пошкодження скам’янілості. Чим вищий ступінь пошкодження, тим більша складність реставрації та вищий рівень інтерпретації. З усіх зразків 36,5% мали низький ступінь реставрації, 15% – середній, а 7,3% – високий. Серед основних пошкоджень зразків циногнатів виділяються наступні: часткова або повна фрагментація однієї з виличних дуг, повна втрата постдентарних кісток, фрагментація вінцевих відростків та літостатична деформація. Однонаправлену деформацію не вдалося повністю усунути у скам’янілостях, які її мали, що є єдиною невирішеною проблемою реставрації. Деталізація та документування сукупності реставраційних процедур дозволяє встановити простежуваність змін, застосованих до зразків, що є надзвичайно корисним для дослідників, які стикаються з подібними проблемами.
Ключові слова: реставрація; ретродеформація; 3D-моделі; цифрові методи; викопні хребетні; цинодонти.
Translator: Oleksandr Kovalchuk
