LA LUCE A SERVIZIO DEI BENI CULTURALI: IL LASER SCANNER RGB-ITR PRODUZIONE, CALIBRAZIONE E CONDIVISIONE DI MODELLI 3D DI OPERE D ARTE

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1 LA LUCE A SERVIZIO DEI BENI CULTURALI: IL LASER SCANNER RGB-ITR PRODUZIONE, CALIBRAZIONE E CONDIVISIONE DI MODELLI 3D DI OPERE D ARTE Sofia Ceccarelli Borsista Consortium GARR

2 TOPICS La Fotonica nel campo della Diagnostica per i Beni Culturali: la tecnologia laser Il laser scanner RGB-ITR Come funziona I modelli 3D I vantaggi del suo utilizzo

3 FOTONICA NEI BENI CULTURALI: LA TECNOLOGIA LASER LASER: Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation Amplificazione di Luce tramite Emissione Stimolata di Radiazione La differenza rispetto alla luce normale è dovuta alla emissione stimolata ottenendo una sorta di amplificazione della luce Direzionalità àla luce è emessa in un unica direzione Monocromaticità àluce composta da una sola lunghezza d onda Brillanza àenergia concentrata in una sezione piccola Coerenza à I fotoni emessi hanno tutti le stesse caratteristiche

4 FOTONICA NEI BENI CULTURALI: LA TECNOLOGIA LASER SCANNER 3D Uno Scanner 3D acquisisce informazioni sulla forma e sull aspetto di un oggetto inviando luce laser sull oggetto ed osservandone l interazione con la superficie È in grado di associare alla posizione di ogni punto elaborato le corrispondenti coordinate 3D all interno di una griglia à più è elevato il numero di punti acquisiti, più è fitta la griglia e maggiore è la risoluzione dell immagine ottenuta L acquisizione delle informazioni avviene scansionando la superficie con il fascio laser che viene focalizzato e deviato su tutta l area d interesse grazie all utilizzo di un sistema di lenti e specchi

5 RGB-ITR: LASER SCANNER 3D PROTOTIPALE ² Sviluppato per la diagnostica nel settore nucleare ma convertito per applicazioni nei Beni Culturali ² Osserva la componente retroriflessa del fascio incidente lungo la stessa direzione d invio RGB-ITR: Sistema attivo à le superfici vengono illuminate dalle sorgenti laser che compongono il sistema stesso Fotocamere: Sistema passivo à sfrutta la luce ambientale per digitalizzare le superfici interessate

6 RGB-ITR: LASER SCANNER PROTOTIPALE Red Green Blue - Imaging Topological Radar: ü Tecnologia basata sulla modulazione di ampiezza di tre sorgenti laser sovrapposte in un unico punto ü 5 informazioni per ogni punto ( 3 di colore e 2 di distanza) ü Indipendenza da condizioni di illuminazione circostante ü Modelli 3D colorimetricamente accurati ad alta risoluzione

7 RGB-ITR: HARDWARE La strumentazione è suddivisa in due parti fisiche collegate tra loro da fibre ottiche: Ø Testa ottica à modulo passivo Ottiche di lancio e di ricezione, sistema di lenti e specchi per la focalizzazione del fascio laser Ø Elettronica à modulo attivo Generazione e modulazione di fasci laser, detectors per la rilevazione dei segnali, elettronica per l acquisizione e il processamento dei dati

8 E SOFTWARE Grazie ai software appositamente sviluppati è possibile: impostare tutti i parametri di acquisizione di aree o oggetti ottenere modelli 3D colorimetricamente accurati dell oggetto scansionato calibrare dati e immagini: Ø Per la distanza (in situ) Ø Per il colore (in post processing)

9 RGB-ITR: SPECIFICHE TECNICHE Scanning mirror vertical movement Scanning range: 310 Step precision: Motor speed: 20 /s Max pixels per row: 155kpixels Max time per row: 15.5s Scanning mirror horizontal movement Scanning range: 80 Step precision: Motor speed: 20 /s Max pixels per row: 40kpixels Max time per row: 4s

10 RGB-ITR: MISURA DI DISTANZA Grande dettaglio anche a grandi distanze grazie alla tecnica della doppia modulazione d ampiezza: Ø Bassa frequenza (1MHz 10MHz) à Grande lunghezza d onda ampio range di misura a discapito della precisione della misura stessa di distanza Ø Alta frequenza (190 MHz 200MHz) à Piccola lunghezza d onda range di misura ridotto per ottenere un elevata precisione

11 RGB-ITR: MISURA DI COLORE Informazioni accurate di colore grazie all impiego di sorgenti laser anziché di camere fotografiche: Ø Tre sorgenti laser monocromatiche: rosso (660 nm), verde (517 nm) e blu (440 nm) Ø Colore ottenuto dall elaborazione di segnali di riflettanza dell oggetto scansionato Ø Misure puntuali, non a contatto (non invasive) ma soprattutto a grandi distanze Ø Indipendenza della strumentazione dalla presenza (o assenza) di luce al contorno Ø Calibrazione del colore in post processing

12 RGB-ITR: I MODELLI 3D 2005: Cappella Carafa, basilica di Santa Maria sopra Minerva, Roma 2011: Cappella Sistina, Roma. Dettaglio dell orecchio di Dio 2014: Bronzi di Riace, Reggio Calabria.

13 PERCHÈ USIAMO I LASER? Vantaggi Indipendenza da condizioni d illuminazione esterne Continuità spaziale di misurazione Altissima risoluzione sia per i dati strutturali che per le informazioni di colore anche a grandi distanze Non invasività Prototipo Svantaggi Grande ingombro Costo elevato Sicurezza legata all uso di sorgenti laser Dati non degradabili Ridotti tempi e costi di post processing

14 Grazie per l attenzione!