RILIEVO E MODELLAZIONE 3D PER I BENI CULTURALI

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1 RILIEVO E MODELLAZIONE 3D PER I BENI CULTURALI

2 PERCHE' 3D? Documentazione e analisi di contesti archeologici Conservazione digitale e tutela Divulgazione (filmati / realtà virtuale) GIS

3 RILIEVO 3D Misura di una scena o di un oggetto in 3 dimensioni Derivazione di dati non strutturati (nuvola di punti) per descrivere approssimativamente una scena o un oggetto MODELLAZIONE 3D E' un processo finalizzato a rappresentare matematicamente un oggetto o una scena in 3 dimensioni utilizzando un software dedicato partendo da misure reali o altre informazioni Generazione di dati strutturati (mesh poligonale) partendo da dati non strutturati (nuvola di punti) Tecniche: Laserscanner, Fotogrammetria, Radar, GPS, etc.

4 RILIEVO 3D SENSORI OTTICI: Passivi: Fotogrammetria Attivi: Laserscanner LiDAR Triangolazione Tempo di volo

5 Tipologie di laserscanner: Triangolazione: utilizzati principalmente per il rilievo di reperti. Risoluzione sub-millimetrica Sono disturbati da fonti di luce esterne (luce solare, etc) Tempo di volo (TOF): utilizzati per il rilievo di superfici di medie-grandi dimensioni. Risoluzione </= 5mm Non risentono di disturbi derivati da fonti di luce esterne Risoluzione/accuratezza inversamente proporzionale al range di acquisizione.

6 Laserscanner TOF Leica Scanstation Principio di funzionamento: S=VxT S= spazio V= velocità della luce T= tempo Acqusisce fino a 4000punti/

7 Rilievo con laserscanner: Lo scanner acquisisce ciò che vede E' dotato di fotocamera a bassa risoluzione(1mpx) per orientarsi nella scena. Per rilevare un oggetto spesso occorrono piu stazioni (punti di presa) in modo da acquisire l'intera superficie e superare eventuali occlusioni. Ogni punto di presa deve avere un 30% di sovrapposizione con altre prese (allineamento). Il rilievo laserscanner rappresenta la geometria dell'oggetto. A fini archeologici le informazioni radiometriche (colore) dell'oggetto acquisite dalla fotocamera dello scanner sono insufficienti. Contestualmente al rilievo si acquisiscono immagini digitali HDR con una fotocamera per rappresentare i reali valori radiometrici dell'oggetto.

8 Acquisizioni immagini High Dynamic Range Si posiziona la fotocamera su cavalletto e si acquisicono almeno 5 immagini a differenti esposizioni (sovra/sottoesposte) variando i tempi di apertura dell'otturatore. Con software dedicato (ad esempio photoshop) si fondono gli scatti creando 1 singolo fotogramma di ciascuna presa. Si modifica l'esposizione di ciascuna Immagine in modo da renderla omogenea.

9 Una coppia di immagini HDR prima e dopo la correzione radiometrica

10 PIPELINE DI LAVORO E ELABORAZIONE DEI DATI

11 Ripulitura singole scansioni Dalla nuvola di punti devono essere eliminati gli errori di scansione e tutti gli elementi che non devono essere presenti nel risultato finale( eventuale sporcizia, cavi, etc etc)

12 Allineamento delle scansioni Ogni singola presa deve essere allineata, (attraverso una rototraslazione), alle altre in modo da creare una nuvola di punti complessiva dell'oggetto rilevato. Tale processo avviene bloccando la prima scansione e individuando 3 o 4 punti in comune tra la prima e la seconda scansione. Attraverso tali punti e un algoritmo iterativo il software calcola la rototraslazione e allinea le 2 prese. Una volta allineate si blocca anche la seconda e si ripete il procedimento con le scansioni successive.

13 Generazione e correzione della MESH poligonale Una volta allineate tutte le scansioni si impostano i parametri di triangolazione (risoluzione e lunghezza massima del lato die triangoli) e si crea una mesh complessiva dell'oggetto. La mesh deve essere poi corretta per eliminare eventuali errori e modellare le parti mancanti.

14 Texture Mapping Per ottenere un modello fotorealistico occorre proiettare le immagini HDR sulla mesh. Si divide la mesh in porzioni </= a ciascuna immagine e attraverso 4 punti omologhi si proietta le immagini nella mesh attraverso un software dedicato.

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