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Lunedì, 30 Aprile 2018 22:07

Dal rilievo fotogrammetrico alla piattaforma di fruizione QTVR-based stereoscopica

Redazione Archeomatica

Il contributo illustra l'attività di ricerca realizzata in collaborazione con le Cattedra di Storia dell’Arte Medievale dell’Università del Salento (Prof. Marina Falla Castelfranchi) e dell’Università di Bari (Prof.

Gioia Bertelli).

Il lavoro, realizzato nel corso del 2015, ha riguardato il rilievo e il monitoraggio di alcune pitture ad affresco presenti all’interno di tre chiese rupestri della Puglia meridionale: la cd. Lama d’Antico e la chiesa di San Lorenzo a Fasano (BR) e la cripta detta dei Santi Stefani a Vaste di Poggiardo (LE), tutte caratterizzate da invasi con forme e dimensioni differenti tra loro.

La prima chiesa presenta una pianta allungata a due navate diseguali, interrotte al centro, in corrispondenza dell’ingresso, da una cupola a cui si innestano tre bracci di croce con il soffitto realizzato a volte a botte.

L’area presbiteriale è chiusa da due absidi e dalla nicchia del diaconico mentre le pareti sono scandite su tre lati da arcate cieche. La seconda chiesa, di San Lorenzo, è caratterizzata da un’aula pressoché quadrata con un unico pilastro al centro e separata da un’iconostasi a due ingressi dall’area presbiteriale su cui si aprono due absidi, una semicircolare e l’altra rettangolare. Infine, la terza chiesa presenta un’aula suddivisa da sei pilastri in tre navate desinenti ad est in altrettante absidi semicircolari.

Tutte e tre gli ambienti rupestri sono decorati da differenti cicli pittorici collocabili cronologicamente tra XII e XVI secolo. (C.G., M.L.)

Il monitoraggio e la conoscenza: il rilievo digitale in camera-scanner
Per documentare in maniera corretta le superfici pittoriche presenti all’interno delle chiese rupestri è stato realizzato un rilievo digitale dello stato di fatto degli invasi. Per il rilievo è stata adottata la tecnica di image based in camera scanner (fotogrammetria 3D) che ha consentito una restituzione metrica tridimensionale degli ambienti rupestri molto fedele senza disporre di complesse attrezzature con costi di realizzazione più contenuti rispetto ad una scansione laser.
Il Camera Scanner è una tecnica che utilizza come input immagini da fotocamera digitale e come output modelli di superficie 3D metrici. Essa permette di ottenere un elevato numero di punti rilevati in maniera automatizzata con alta precisione e fedeltà al dato reale.
La campagna fotografica è stata realizzata con fotocamera digitale con sensore full frame da 36 megapixel Nikon D800; l’utilizzo di immagini ad alta risoluzione comporta da un lato un aumento dei tempi di calcolo, ma dall’altro i tempi più lunghi sono dovuti alla presenza di un maggior numero di informazioni e una maggiore accuratezza ottenibile nell’output.
La scelta dell’ottica è ricaduta su una focale fissa 24 mm; l’obiettivo grandangolare ha permesso di mantenere un angolo di immagine abbastanza elevato senza significativi decadimenti di qualità ai bordi. La distorsione della lente utilizzata per catturare le immagini è stata misurata con il sistema di calibrazione integrato nel software fotogrammetrico sfruttando il monitor come target visualizzando il pattern di calibrazione. Ottenere tutti i coefficienti di distorsione della lente utilizzata ha permesso al software di utilizzare i parametri ottenuti per la correzione delle distorsioni e per una maggiore accuratezza del risultato finale.
I punti di ripresa sono stati pianificati per ridurre al minimo il numero di fotografie da utilizzare in quanto una ridondanza di informazioni non avrebbe avuto alcun beneficio in termini di qualità ma avrebbe inficiato negativamente sui tempi di elaborazione. L’utilizzo del treppiedi ha permesso sia di utilizzare bassi valori ISO e quindi contenere al minimo il rumore digitale che avrebbero compromesso la buona riuscita del calcolo dei punti rilevati, sia l’uso di tempi di esposizione lunghi dovuti alla ridotta illuminazione media presente.
In base all’altezza delle cripte è stato sufficiente effettuare le foto ad una sola quota costante nell’intero ambiente variando soltanto pan (rotazione panoramica) e tilt (inclinazione) e inquadrando ogni porzione delle superfici da rilevare per non creare delle lacune nei modelli ottenuti. L’utilizzo di una testa panoramica graduata ha permesso di mantenere costanti gli angoli di rotazione utilizzati in ogni punto di ripresa per ottimizzare al meglio le aree acquisite in ogni singolo scatto.
Particolare attenzione in fase di scatto è stata posta anche nella scelta della coppia esposimetrica al fine di ottenere un valore medio di apertura di diaframma e tempo di esposizione da utilizzare per l’acquisizione delle foto. La scelta di coppia esposimetrica fissa ha reso possibile effettuare una primaria analisi dei dati ottenuti per valutare il decadere della luce naturale all’interno degli ambienti man mano che ci si allontana dalle fonti di illuminazione provenienti dall’esterno degli invasi, lasciando così spazio a future considerazioni e studi su una eventuale correlazione tra quantità di luce che raggiunge la superficie e iconografia presente.
Tutte le foto sono state acquisite in formato RAW che ha permesso di avere un maggior numero di informazioni utili nella successiva fase di post produzione delle immagini.
Le immagini, opportunamente ottimizzate, sono state quindi importate nel software di fotogrammetria digitale che ha proceduto mediante l’individuazione dei punti omologhi all’allineamento automatizzato ed alla generazione di una prima nuvola di punti nella quale è già possibile iniziare a osservare l’area acquisita in camera scanner.
Le successive operazioni di calcolo sono state processate in cloud computing su server remoto per ridurre ulteriormente i tempi di calcolo sfruttando configurazioni hardware estremamente performanti ed è stata così calcolata una nuvola densa di punti rilevati dalla quale è stato possibile passare al calcolo della superficie del modello tridimensionale prima e della texture ad essa collegata dopo. L’inserimento preliminare sul campo di target e il loro rilievo con l’ausilio della stazione totale ha reso possibile quindi in queste ultime fasi di orientare e scalare correttamente il modello ottenuto.
Al fine di monitorare lo stato di conservazione delle pitture è stata prevista una ripetizione del rilievo ogni sei mesi (il primo eseguito a febbraio e il secondo a luglio 2015) con l’obiettivo di verificare il comportamento evolutivo macroscopico delle lacune, delle mancanze e degli eventuali distacchi che affliggono le superfici pittoriche. (M.L.)

Leggi l'articolo completo su Archeomatica:

Dal rilievo in Camera-scanner alla piattaforma di fruizione QTVR-based stereoscopica
Metodologie integrate per il monitoraggio e la valorizzazione delle superfici pittoriche in ambiente rupestre
di Massimo Limoncelli e Claudio Germinario

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