Sphaeroptica: een nieuwe tool voor het visualiseren van insecten in 3D
Sphaeroptica is een nieuwe softwaretool waarmee wetenschappers 3D-beelden van insecten en andere arthropoden in natuurhistorische collecties kunnen visualiseren en analyseren. Je kan er nauwkeurige metingen en markeringen mee maken, waardoor het eenvoudiger en goedkoper wordt om kleine details te bestuderen. “We kunnen nu fijne lichaamsdelen meten die normaal niet goed in 3D kunnen worden weergegeven, zoals transparante vleugels en haarachtige structuren,” legt Yann Pollet uit, die de software ontwikkelde.
Insecten en andere geleedpotigen, die een groot deel van de zoölogische collecties uitmaken, zijn lastig in 3D vast te leggen door hun kleine formaat en complexe details, zoals antennes, schubben en vleugels. Traditionele 3D-imagingtechnieken, zoals micro-CT-scanning, zijn vaak te duur of bieden onvoldoende detail. Sphaeroptica, ontwikkeld door een team van het Instituut voor Natuurwetenschappen, het Koninklijk Museum voor Midden-Afrika, UCLouvain en de School voor Engineering en Management van Vaud, verbetert de visualisatie en analyse van geleedpotigen in natuurhistorische collecties. Met foto’s genomen vanuit verschillende hoeken creëert Sphaeroptica een gedetailleerde, pseudo-3D-weergave van elk exemplaar. Vergelijkende tests tonen aan dat metingen met Sphaeroptica minder dan 1% afwijken van metingen met micro-CT, die vaak als gouden standaard wordt gezien.
Innovatieve 3D-meting
Een belangrijke innovatie van Sphaeroptica is de unieke manier van markeren en meten in 3D-ruimte, zonder dat er een volledig 3D-model berekend hoeft te worden dat fijne details verliest. Door een punt op twee verschillende beelden van hetzelfde exemplaar te kiezen, creëren gebruikers een “markering” die de software gebruikt om de exacte 3D-positie te bepalen. “Met deze methode kunnen we afstanden nauwkeurig meten door hetzelfde punt vanuit verschillende gezichtspunten aan te duiden,” legt Pollet uit. “Het is alsof je een punt op twee foto’s vanuit verschillende hoeken selecteert om de exacte positie in de ruimte te vinden, en van daaruit kunnen we afstanden naar andere punten meten.” Dit proces maakt het ook mogelijk om betrouwbare metingen van delicate structuren zoals vleugels en pootjes te verkrijgen, zonder het exemplaar te beschadigen.
Het zit in de details
In tegenstelling tot traditionele 3D-scans, die afhankelijk zijn van complexe digitale rasters, behoudt Sphaeroptica de natuurlijke textuur van het specimen, inclusief alle fijne details. “De foto’s zijn zo gedetailleerd dat we kleine kenmerken zoals fijne haartjes kunnen zien, die belangrijk zijn voor de identificatie van soorten,” zegt Pollet. Dit is van grote waarde voor entomologen, die deze details nodig hebben voor de identificatie en classificatie van soorten.
Een toegankelijke tool
Sphaeroptica kan worden gebruikt met verschillende systemen, zoals Scant en Disc3D, waardoor het toegankelijk is voor een breed scala aan instituten. In een tijd waarin wereldwijd aandacht is voor biodiversiteitsbehoud, helpen tools zoals Sphaeroptica onderzoekers bij het vastleggen en delen van hoogwaardige beelden voor onderzoek en educatie. Sphaeroptica 1.0 is open-source software, waardoor het breed beschikbaar is voor onderzoekers en instellingen die hun collecties willen digitaliseren voor behoud, analyse of educatieve doeleinden. “Sphaeroptica is een veilige manier om specimens te visualiseren en meten zonder risico op schade, wat helpt om deze kwetsbare voorbeelden van biodiversiteit te behouden,” aldus Pollet.
De studie is gepubliceerd in PLOS ONE.
Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van Yann Pollets masterproef aan de Universiteit van Louvain-la-Neuve, onder begeleiding van Sébastien Jodogne. Een nieuwe versie van Sphaeroptica (2.0) is in ontwikkeling als webapplicatie en zal in het eerste kwartaal van 2025 beschikbaar zijn.
