Campagne di misure nella Necropoli Etrusca di Tarquinia: risultati preliminari e futuri sviluppi

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1 Campagne di misure nella Necropoli Etrusca di Tarquinia: risultati preliminari e futuri sviluppi M. Guarneri L. Caneve, F. Colao, M. Ciaffi, M. Francucci, M. Romani, A. Puiu, V. Spizzichino G. Fornetti, M. Ferri De Collibus, M. Nuvoli Cordinatore progetto COBRA: R. Fantoni Responsabile laboratorio DIM: A. Palucci FSN-TECFIS-DIM C. R. ENEA

2 ENEA nella necropoli di Tarquinia Il caso studio nella Necropoli di Tarquinia può ad oggi essere considerato uno dei tanti successi ottenuti all interno del progetto COBRA non solo in termini di qualità dei dati fin qui ottenuti, ma soprattutto per il coinvolgimento di tutti i soggetti che a vario livello hanno contribuito al suo completamento. L interesse iniziale del nostro laboratorio per la Necropoli Etrusca, oltre alla sua importanza storica, risiedeva soprattutto nella possibilità di comparare lo stato attuale della Tomba dei Demoni Azzurri con i dati da noi acquisiti 10 anni prima con una delle prime versioni del nostro attuale prototipo di laser scanner a modulazione di ampiezza. Tuttavia non avevamo considerato l impatto dovuto all evoluzione di 10 anni delle nostre tecnologie e dei dati ottenuti che sonostati presi come punto di partenza per future azioni di studio, tutela e reperimento di risorse per la salvaguardia della Necropoli Etrusca di Tarquinia

3 Lo scanner RGB-ITR Three superimposed laser sources: Red (661 nm) Green (517 nm) Blue (441 nm) Sampling freq: up-to 10kS/s Working range: up-to 35 m Resolution: m Horizontal movement: Scanning range: 80 Stepprecision: Motor speed: 20 /s Max pixels per row: 40kpixels Max time per row: 4s Horizontal movement: Scanning range: 80 Stepprecision: Motor speed: 20 /s Max pixels per row: 40kpixels Max time per row: 4s Foto di M. Ciaffi Nessuna influenza dalla luce ambientale Bilanciamento del bianco a tutte le distanze

4 RGB-ITR software itrscansystem itranalyzer

5 Scanner LIF Il sistema di scansione LIF (Laser Induced Fluorescence) è stato progettato e costruito in modo da ottenere informazioni analitiche su superfici di interesse per i BC. Un fascio laser in forma di lama di luce, scansiona la superficie di interesse. L'intera linea illuminata dal laser viene focalizzata sulla fenditura di uno spettrometro di tipo imaging, che disperde la radiazione raccolta su un detector di tipo ICCD. È una tecnica veloce, non invasiva, remota (distanze fino a 25 m), sensibile e selettiva almeno relativamente ad alcune classi di materiali. I dati raccolti vengono rilasciati come immagini a falsa colorazione adatti alla identificazione dei materiali originali e degli interventi di conservazione.

6 La Tomba dei Demoni Azzurri vista 10 anni fa scansione 3D con laser IR Scanner SIDDART (costruito per il progetto SIDDART), digitalizzazione eseguita nel 2006 vista dall alto scansione laser IR fotografie sovrapposte al modello 3D (progetto SIDDART, CETMA)

7 La Tomba dei Demoni Azzurri oggi con lo RGB-ITR Scanner RGB-ITR (costruito nel progetto digitalizzazione eseguita nel 2016 (progetto COBRA) scansione 3D con laser RGB immagine laser RGB processata con Photoshop particolare della scansione 3D con laser RGB

8 Cosa è cambiato dopo 10 anni Siddart IR Laser scanner (2006) RGB-ITR (2016) Singola lunghezza d'onda 800 nm) modulata in ampiezza Velocità di acquisizione: 100 punti/s Risoluzione immagini tre pareti affrescate: 1125x4940 pixel, pari a 6 Mpixel Tre lunghezze d'onda 661 nm, 517 nm, 441 nm) modulati in ampiezza Velocità di acquisizione: 5000 punti/s Risoluzione immagini tre pareti affrescate: 6663*37640 pixel, pari a 250 Mpixel Gli affreschi digitalizzati sono rappresentati da foto laser in bianco/nero Gli affreschi digitalizzati sono rappresentati da foto laser a colori con bianchi bilanciati ad ogni distanza Possibilità di comparazione della struttura della Tomba dei Demoni Azzurri con i modelli acquisiti nel 2006 e nel 2016.

9 Analisi preliminare delle immagini ITR

10 Analisi preliminare delle immagini ITR Distribuzione delle riflettività dei singoli canali RGB sulla parete del demone azzurro

11 Analisi preliminare delle immagini ITR Spazio HSV 0.33 Distribuzione delle tinte divisi nei tre settori principali

12 Analisi preliminare delle immagini ITR V m V m Curve di calibrazione dei singoli canali ITR in funzione della distanza eseguite nella tomba dei demoni azzurri V m

13 Analisi preliminare delle immagini ITR Distribuzione delle riflettività normalizzate con le sole curve di calibrazione dei singoli canali RGB sulla parete del demone azzurro

14 Analisi preliminare delle immagini ITR Ma allora perché si chiama Tomba Dei Demoni Azzurri?

15 Analisi preliminare delle immagini ITR Dettaglio della parete Demone Azzurro. L azzurro già a questo livello di dettaglio non appare uniforme Immagine decimata con fattore 0.5

16 Analisi preliminare delle immagini ITR Coordinate RGB = [0.4688, 0.411, 0.372] Immagine decimata con fattore 0.5

17 Analisi preliminare delle immagini ITR Coordinate RGB = [0.4688, 0.411, 0.372] Immagine decimata con fattore 0.5

18 Analisi preliminare delle immagini ITR Coordinate RGB = [0.4608, , ] Immagine decimata con fattore 0.5

19 Analisi preliminare delle immagini ITR Coordinate RGB = [0.4113, , ] Immagine decimata con fattore 0.5

20 Analisi preliminare delle immagini ITR Coordinate RGB = [0.4113, , ] Immagine decimata con fattore 0.5

21 Primi risultati di post-processamento Conversione dell immagine nello spazio Lab e applicazione di algoritmi per image enhancements

22 Primi risultati di post-processamento Le tecniche di image processing consentono un ampia flessibilità nel trattamento delle immagini. Tuttavia la loro semplice applicazione a strutture così estremamente complesse può portare a risultati non sempre veritieri. area investigata Spazio colorimetrico RGB

23 Primi risultati di post-processamento Applicazione di filtri mediani per il denoising del canale di tinta (hue), creazione di maschere a soglia per aumento di contrasto del canale di saturazione (saturation) dettaglio non facilmente identificabile Spazio colorimetrico HSV (canale saturazione)

24 Primi risultati di post-processamento Nei prossimi mesi sarà scopo di un team multidisciplinare, composto da archeologi e studiosi dell arte, affiancare i ricercatori ENEA per cercare di ricomporre le parti mancanti degli affreschi fin qui conservati incremento della visibilità del dettaglio Spazio colorimetrico RGB modificato

25 Prime considerazioni dati RGB-ITR I primi risultati dimostrano la versatilità e la potenzialità dei dati acquisiti mediante il sensore RGB-ITR Il lavoro che ci aspetta nei prossimi mesi sarà: comparare i dati strutturali del 2006 con quelli del 2016 per osservare possibili modificazioni integrare i dati RGB-ITR con quelli LIF e RAMAN per avere una mappa multispettrale delle tombe digitalizzate processare con algoritmi di image-enhancement le immagini laser per cercare di evidenziare dettagli poco visibili ad occhio nudo utilizzare i modelli 3D per la divulgazione e valorizzazione dei siti digitalizzati

26 Risultati con scanner di linea LIF (1) (2) (3)

27 Segnature spettrali zona #3 27

28 Decomposizione MCR La tecnica MCR effettua la decomposizione di un elevato numero di spettri in ingresso in componenti semplici. Fluorescenza acquisita in finestra temporale standard: Delay: 0ns Width: 1000ns Gli andamenti spettrali registrati, mostrano coesistenza di tre bande spettrali La decomposizione MCR isola i singoli contributi spettrali 28

29 Prime considerazioni dati LIF Conclusioni Il sensore LIF ha permesso di ottenere in remoto informazioni uniche sulla composizione delle superfici dipinte considerate La distribuzione spaziale delle diverse caratteristiche di superficie (scolorimento e croste, presenza di consolidante, pigmenti originali e materiali di costruzione) è stato ottenuto applicando algoritmi di elaborazione delle immagini La tecnica illustrata è promettente sia nella fase di archiviazione digitale che come supporto ai restauratori. Difficoltà interpretative legate alla scarsità di dati di letteratura e di riferimento. Sviluppi futuri Integrazione della tecnica Raman e LIF in un unico strumento per operazione fino a 20m. Miglioramento dei metodi di analisi automatica e semiaut. Progressi nelle capacità interpretative, mediante costruzione di database di riferimento specifici per I materiali e le tecniche degli afffreschi (tombe etrusche e catacombe) Implementazione delle modalità TR (Time resolved) per aumentare le capacità diagnostiche.

30 Tomba della Querciola particolare della scansione 3D con laser RGB scansione 3D con laser RGB particolare della scansione 3D con laser RGB

31 Primi risultati con un sensore COBRAKIN Tomba 6222

32 Primi risultati con un sensore COBRAKIN Tomba 5203

33 Primi risultati con un sensore COBRAKIN Tomba dei Leoni Ruggenti

34 Conclusioni Crediamo che uno dei primi risultati sicuramente ottenuti dal progetto COBRA nella campagna di misure nella Necropoli di Tarquinia sia stato quello di dimostrare come si possa costituire una task force multidisciplinare che includa le sovrintendenze, le PMI e gli enti di ricerca con lo scopo non solo di rispondere ad un obiettivo di progetto, ma di creare un terreno fertile volto al reperimento di risorse per la continua salvaguardia, studio e divulgazione di un patrimonio dell umanità. I risultati fin qui ottenuti pongono in risalto un obiettivo importante che sembra essere stato ultimamente sottovalutato dal programma europeo Horizon 2020, ovvero quello dell importanza di sviluppare nuove tecnologie (ad es. scanner laser 3D multispettrali ad alta risoluzione anche a grandi distanze) con l obiettivo di semplificare (se non addirittura azzerare) la fase di post-processamento, in modo da consentire un immediato utilizzo dei dati anche in-situ.

35 Ringraziamenti Un ringraziamento particolare alla Soprintendenza Archeologia Belle Arti e Paesaggio per l'area Metropolitana di Roma, la Provincia di Viterbo e l'etruria Meridionale che ci ha permesso di entrare nella Necropoli con le nostre attrezzature Ringrazio i colleghi che hanno condiviso con me questa avventura, M. Ciaffi e M. Francucci La società AROUND CULTURE, soprattutto nella persona di Dr. L. Giacopini, per aver creduto fin dall inizio nelle potenzialità di questo progetto e in particolare delle nostre tecnologie E un ringraziamento speciale va alla Dr. Gloria Adinolfi e al Dr. Rodolfo Carmagnola (Ass. Amici delle Tombe di Tarquinia) per la loro infinita competenza e disponibilità