Comparison of iPhone and DSLR photogrammetry methods with implications for geometric morphometric analysis
تُظهر هذه الدراسة أن القياس التصويري باستخدام هاتف آيفون عبر تطبيق "Abound" ينتج بيانات شبكية ثلاثية الأبعاد ذات اختلافات هندسية ضئيلة مقارنة بطرق الكاميرات الرقمية أحادية العدسة (DSLR)، مما يؤكد صلاحيته لاستخدامه في إنشاء مجموعات بيانات متعددة المصادر ومتاحة للتحليلات المورفومترية الهندسية، مع ملاحظة ضرورة مراعاة مصدر الشبكة في النماذج الإحصائية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تُعد مجموعات المتاحف مستودعات هائلة لتاريخ الحياة، حيث تضم آلاف العينات التي تروي قصة التطور والتكيف. ولعقود من الزمن، اعتمد العلماء الذين يدرسون شكل هذه الأجسام، مثل جماجم الحيوانات، على آلات باهظة الثمن وتستغرق وقتاً طويلاً مثل أجهزة الأشعة المقطعية (CT) لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد مفصلة. سمحت هذه النماذج للباحثين بقياس الاختلافات الدقيقة في بنية العظام دون لمس الأصل الهش أبداً. ومع ذلك، فإن التكلفة العالية والتعقيد في مثل هذه المعدات جعلا وصول عدد قليل فقط من الباحثين إلى هذه الأدوات الرقمية ممكناً، مما ترك معظم مجموعات المتاحف مغلقة أمام الدراسة العالمية. وفي السنوات الأخيرة، ظهر بديل أبسط: استخدام كاميرات قياسية لالتقاط العديد من الصور لشيء ما من زوايا مختلفة ثم استخدام برامج الكمبيوتر لدمج تلك الصور معاً في نموذج ثلاثي الأبعاد. هذه العملية، المعروفة باسم القياس التصويري (photogrammetry)، جعلت من الممكن لمزيد من العلماء بناء أرشيفات رقمية، لكنها أثارت أيضاً سؤالاً جديداً. فبينما يبدأ الباحثون في خلط نماذج تم إنشاؤها بكاميرات مختلفة وبرامج مختلفة في دراسة واحدة، فإنهم بحاجة إلى معرفة ما إذا كانت الاختلافات في كيفية صنع النماذج أكبر من الاختلافات البيولوجية الفعلية التي يحاولون قياسها.
لقد وضع فريق من الباحثين في جامعة وايومنغ (University of Wyoming) هدفاً للإجابة على هذا السؤال من خلال مقارنة طريقتين مختلفتين تماماً لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد لجماجم حيوان الراكون. فمن جانب، استخدموا كاميرا رقمية تقليدية عالية الجودة وبرنامجاً احترافياً، وهي طريقة تنتج نماذج مفصلة للغاية ولكنها معقدة. ومن الجانب الآخر، استخدموا تطبيقاً للهواتف الذكية يسمى "أباوند" (Abound)، والذي يوجه المستخدم لالتقاط صور باستخدام جهاز آيفون ثم يقوم ببناء النموذج تلقائياً في السحابة. أراد الباحثون معرفة ما إذا كانت النماذج التي صنعها الهاتف دقيقة بما يكفي لاستخدامها جنباً إلى جنب مع النماذج المصنوعة بالمعدات الاحترافية. وقد اختبروا تسعة وعشرين جمجمة لحيوان الراكون، حيث أنشأوا نسخة رقمية لكل منها باستخدام كلتا الطريقتين. ولضمان إجراء اختبار عادل، قاموا أيضاً بمعالجة النماذج بثلاث طرق مختلفة: تركها كما هي في الأصل، وتبسيطها ليكون لها نقاط أقل، وتنعيم سطحها لجعل ملمس السطح متساوياً. سمح هذا للفريق برؤية ما إذا كانت الاختلافات بين الهاتف والكاميرا ستختفي أو ستكبر عند تجهيز النماذج للتحليل العلمي.
أظهرت النتائج أن الطريقتين أنتجتا نماذج متشابهة بشكل ملحوظ في شكلها العام. فعندما قاس الباحثون المسافة بين أسطح النماذج المزدوجة، وجدوا أن أكبر اختلاف كان 0.18 في المئة فقط من الحجم الإجمالي للجمجمة، وهو ما يترجم إلى حوالي 0.26 مليمتر. ولوضع هذا في السياق، فإن هذه الفجوة الضئيلة تعادل تقريباً عرض شعرة بشرية واحدة. وبينما أنشأت الكاميرا والبرمجيات الاحترافية نماذج تحتوي على المزيد من النقاط والأسطح الصغيرة، مما يجعلها تبدو خشنة في بعض المناطق، فإن تطبيق الهاتف الذكي أنشأ نماذج أكثر نعومة واكتمالاً. كان تطبيق الهاتف جيداً بشكل خاص في ملء الفجوات حيث قد تعاني الكاميرا، مثل الشقوق العميقة داخل الجمجمة، من خلال إنشاء سطح ناعم ومكتمل (watertight). في المقابل، تركت البرمجيات الاحترافية أحياناً ثقوباً في هذه المناطق الصعبة لأنها رفضت التخمين لما يبدو عليه السطح عندما تكون الإضاءة ضعيفة.
وعندما حلل الباحثون الأشكال لمعرفة ما سبب التباين، وجدوا أن هوية حيوان الراكون الفردي كانت العامل الأكثر أهمية على الإطلاق. فقد فسرت الاختلافات بين جماجم حيوانات الراكون المختلفة ما بين 85 و93 في المئة من التباين في البيانات. أما الطريقة المستخدمة لإنشاء النموذج -سواء كانت الهاتف أو الكاميرا الاحترافية- فقد شكلت أقل من 4 في المئة من التباين. وهذا يعني أن الاختلافات البيولوجية بين الحيوانات أكبر بكثير من الأخطاء الضئيلة التي تسببها الكاميرا أو البرنامج، بحيث يمكن دمج نوعي النماذج بأمان في دراسة واحدة. وأشار الباحثون إلى أنه بينما كانت نماذج الهاتف أقل تفصيلاً قليلاً في الأسطح اللامعة جداً مثل الأسنان، إلا أنها كانت لا تزال دقيقة بما يكفي للكشف عن السمات البيولوجية المهمة، مثل تآكل الأسنان أو الأسنان المفقودة.
تؤكد هذه الدراسة أن تطبيق الهاتف الذكي هو أداة صالحة للبحث العلمي، حيث يوفر طريقة سريعة وسهلة الوصول لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد عالية الجودة دون الحاجة إلى معدات باهظة الثمن. ويشير هذا إلى أنه يمكن للمتاحف والباحثين الآن دمج البيانات من مصادر عديدة ومختلفة، من المختبرات الاحترافية إلى الباحثين الميدانيين الذين يستخدمون الهواتف، لبناء مجموعات بيانات أكبر وأكثر شمولاً. وبينما تظل الطريقة الاحترافية هي الخيار للدراسات التي تتطلب دقة متناهية في الهياكل الداخلية الصغيرة، فإن طريقة الهاتف الذكي توفر بديلاً موثوقاً وفعالاً لمعظم الدراسات المورفولوجية (الشكلية). ومن خلال إثبات أن مسارات الإنتاج المختلفة هذه يمكن أن تعمل معاً، يفتح هذا البحث الباب أمام عصر جديد من العلم التعاوني حيث يكون حاجز الدخول هو مجرد كاميرا ورغبة في المشاركة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.