Libro_v11b.pdf 9-09-2009 16:34:44-1 - ( ) Indice Capitolo 1 La misura di entità geometriche 1 1.1 Interazione tra misuratore e misurato...1 1.2 Natura della luce...3 Teoria corpuscolare della luce...3 Teoria ondulatoria della luce...3 Teoria quantistica della luce...4 1.3 Interazione luce-materia...4 1.4 Sensori tridimensionali passivi e attivi...9 Sensori 3D passivi...10 Sensori 3D attivi...12 Quesiti di autovalutazione...15 Bibliografia...16 Capitolo 2 Una tecnica 3D passiva: la fotogrammetria 17 2.1 Generalità...17 2.2 Cenni storici...18 2.3 Pinhole Camera...20 2.4 Proiezione prospettica...24 2.5 Misura stereoscopica caso normale...28 2.6 Generalizzazione del caso normale...34
Libro_v11b.pdf 9-09-2009 16:34:44-2 - ( ) VI Indice Breve richiamo di algebra matriciale...36 Cambio di scala...38 Traslazione...38 Rotazione...39 2.7 Equazioni di collinearità...46 2.8 Calibrazione della camera...51 Aberrazioni...55 Distorsioni...59 Procedura di calibrazione...62 Camere per fotogrammetria...66 2.9 Misura stereoscopica caso generale...67 Geometria epipolare...67 Resezione...69 Intersezione...69 Misura multi-stazione...70 2.10 Il matching automatico...70 Quesiti di autovalutazione...73 Bibliografia...74 Capitolo 3 Sensori 3D attivi 77 3.1 Introduzione...77 3.2 Sensori basati sul principio della triangolazione...78 Misura puntuale (singolo spot laser)...79 Misura su sequenza di punti (lama di luce laser)...84 Misura su aree (lama di luce laser in movimento)...86 Misura su aree (proiezione di pattern)...87 Sintesi delle caratteristiche dei sensori a triangolazione...94 3.3 Sensori basati sulla misura di distanza...95 Stima diretta del tempo di volo...97 Stima indiretta del tempo di volo: modulazione AM...99 Stima indiretta del tempo di volo: modulazione FM...101
Libro_v11b.pdf 9-09-2009 16:34:44-3 - ( ) Indice VII 3.4 Meccanismi di scansione e di proiezione...102 Sistemi a triangolazione...103 Sistemi TOF...106 3.5 Sensori misti...108 3.6 Altri sensori...111 Conoscopia...111 OCT...113 Quesiti di autovalutazione...115 Bibliografia...116 Capitolo 4 Caratterizzazione di un sensore 3D 121 4.1 Introduzione...121 3D imaging...123 Definizione degli standard...123 Calibrazione e caratterizzazione...124 4.2 Risoluzione, accuratezza e incertezza...126 Risoluzione dei sensori 3D...127 Errori aleatori e sistematici nelle misure...139 4.3 Velocità di acquisizione...151 4.4 Artefatti...152 Transizioni cromatiche ed effetti di bordo...152 Traslucidità del materiale...156 4.5 Caratterizzazione di un sensore...157 Uso di un piano certificato...158 Uso di altri supporti certificati...163 In un laboratorio per il rilievo 3D...166 In un laboratorio di metrologia...167 Prospettive future...167 Quesiti di autovalutazione...169 Bibliografia...170
Pag_VIII.pdf 16-09-2009 11:37:10-1 - ( ) VIII Indice Capitolo 5 Integrazione dei metodi di rilievo 173 5.1 Introduzione...173 5.2 Stato dell arte...178 Integrazione per l aumento delle informazioni...180 Integrazione per la verifica del modello...183 Integrazione per il miglioramento dell accuratezza...185 5.3 Prospettive future...187 Quesiti di autovalutazione...189 Bibliografia...190 Capitolo 6 Creazione di un modello digitale tramite acquisizione 3D 195 6.1 Introduzione Il Reverse Modeling...195 6.2 Pianificazione del progetto di presa...199 6.3 Acquisizione...203 6.4 Filtraggio...205 6.5 Meshing...206 Diagramma di Voronoi...209 Triangolazione di Delaunay...209 6.6 Allineamento...211 6.7 Fusione...213 6.8 Modifica della superficie poligonale...213 Correzione degli errori topologici...213 Ricostruzione delle lacune...215 Lisciatura della superficie...216
Pag_IX.pdf 16-09-2009 11:32:16-1 - ( ) Indice IX 6.9 Ottimizzazione del modello...217 Decimazione della mesh...217 Suddivisione e redistribuzione dei poligoni...218 6.10 Esportazione...218 6.11 Tempistiche di elaborazione di un modello...219 Quesiti di autovalutazione...222 Bibliografia...223 Capitolo 7 Integrazione tra dati geometrici 227 7.1 Analisi sull allineamento dei dati...229 Orientamento con CMM...229 Orientamento con riferimenti fissi sulla scena...230 Orientamento con ICP...232 7.2 Algoritmi semiautomatici (ICP)...233 Allineamento punto-punto...235 Allineamento punto-piano...236 Differenza tra l allineamento di una nuvola di punti e una di una mesh...237 Stato dell arte sugli algoritmi di allineamento...239 Allineamento fra dati metrologicamente differenti...245 7.3 Valutazione delle prestazioni di allineamento...247 Test su coppie di range map provenienti da differenti scanner...251 Analisi dimensionale di un modello al variare dell errore aleatorio...262 Possibili soluzioni al problema dello slittamento delle prese...266 Una metodologia di integrazione range camera - fotogrammetria...268 Quesiti di autovalutazione...273 Bibliografia...274 Capitolo 8 Texture mapping di superfici poligonali 279 8.1 Introduzione...279 8.2 Acquisizione di un immagine per il texture mapping...281
Libro_v11b.pdf 9-09-2009 16:34:44-6 - ( ) X Indice Texture ripetibili e texture ad hoc...281 Caratteristiche degli strumenti...283 Caratteristiche delle immagini per texture mapping...286 Condizioni ambientali...291 8.3 Proiezione dell immagine sulla superficie poligonale...294 Lo spazio UV...294 Sviluppo di un modello da texturizzare ad hoc...297 Sviluppo di un modello da texturizzare con un immagine seamless...300 Uso di più proiezioni e tecniche miste...301 8.4 Elaborazione dell immagine...302 Dimensione e formato delle texture...302 Raddrizzamento delle immagini...304 Eliminazione delle ombre...309 Bilanciamento del bianco...311 Eliminazione delle lacune...311 Creazione delle texture per i diversi canali...312 8.5 Painting 3D ed eliminazione delle discontinuità...315 8.6 Gestione del modello texturizzato...316 Formati e gestione database dei modelli texturizzati...316 Livelli di dettaglio...317 Quesiti di autovalutazione...320 Bibliografia...321 Capitolo 9 Il Reverse Modeling nell Industrial Design e nei Beni Culturali 323 9.1 Il Reverse Modeling come processo conoscitivo...323 Modello poligonale vs. modello per superfici...324 9.2 Il Reverse Modeling nel progetto di Design...328 Lo stato dell arte e gli scenari...330 Processi di sviluppo tradizionali e digitali...331 9.3 Rilievo e modellazione 3D nei Beni Culturali...334 Lo stato dell arte e gli scenari...335 Processi di rilievo tradizionali e digitali...336
Pag_XI.pdf 16-09-2009 11:33:24-1 - ( ) Indice XI 9.4 L influenza della complessità formale sul processo di Reverse Modeling...338 La complessità del modello fisico...340 Le caratteristiche formali...340 Le caratteristiche materiche...344 Le condizioni ambientali...346 Il limite strumentale nell acquisizione della forma...350 Quesiti di autovalutazione...353 Bibliografia...354 Capitolo 10 Applicazioni 357 10.1 Introduzione...357 10.2 Processo standard di Reverse Modeling...360 Maquette di studio di un phon (2004)...360 10.3 Casi di applicazione nell ambito del Design...370 Componente industriale per automobili (2004)...370 Verifica dimensionale dello scafo di un gommone (2005)...376 Rilievo di dettaglio di uno scafo Optimist (2007)...389 Texture mapping del modello di un telefono cellulare (2009)...399 10.4 Casi di applicazione nell ambito dei Beni Culturali...405 Dipinto: l'adorazione dei Magi di Leonardo da Vinci (2001)...407 Statua: la Maddalena di Donatello (2000)...412 Aree archeologiche complesse: il foro civile di Pompei (2007-2008)...429 Aree archeologiche complesse: l'acropoli di Atene (2007-2008)...440 Plastici urbani: rilievo e modellazione del plastico di Roma Costantiniana (2003-2008)...443 Quesiti di autovalutazione...458 Bibliografia...459 Indice analitico 461 Ringraziamenti 465