Estrazione di immagini solide da scansioni laser : applicazione al patrimonio architettonico

Dafne Munaretto

Estrazione di immagini solide da scansioni laser : applicazione al patrimonio architettonico.

Rel. Marco Roggero. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Per La Sostenibilità, 2012

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Abstract:	La tecnologia LIDAR offre vaste possibilità di applicazione, dal rilievo archeologico, architettonico, urbano, paesaggistico, o scultoreo. Il principio di funzionamento di questa tecnologia è tanto semplice quanto efficace: lo strumento ricostruisce la tridimensionalità dell'oggetto per punti, determinando la posizione di ogni punto con misure di distanze e angoli, e producendo nuvole di punti campionati sulla superficie dell'oggetto. Nonostante appaia un lavoro rapido, in realtà la velocità di acquisizione di una mole così ingente di informazioni sveltisce notevolmente il lavoro in campagna, ma il trattamento dei dati e la fase di elaborazione richiede dalle quattro alle cinque volte il tempo necessario all'acquisizione. In ogni caso il rilievo di un oggetto architettonico anche non molto complesso richiede il processamelo di centinaia di milioni di punti, che necessitano di successive elaborazioni per l'estrazione dei prodotti del rilievo, che si configurano non solo in piante ed alzati, ma anche in modelli tridimensionali e prodotti multimediali. In particolare, il passaggio dalla nuvola di punti agli elaborati grafici è sempre molto lungo: la fase di modellazione infatti comporta notevoli tempi di calcolo, considerando anche il problema di gestione da parte della macchina di superfici formate da milioni di triangoli. Inoltre quest'operazione spesso non produce risultati graficamente paragonabili alla visualizzazione per punti. Siccome il compito del rilevatore è, il più delle volte, l'estrazione di elaborati bidimensionali dai dati di scansione tridimensionali, l'obiettivo principale di questa tesi è stato capire come renderne più rapida la produzione, estraendo gli elaborati direttamente dalla nuvola di punti senza passare per la fase di modellazione. In una prima fase del lavoro, quindi, ci siamo concentrati sull'analisi della qualità delle misure, in funzione della distanza, dell'angolo di incidenza del laser sulla superficie e della sua rifletti vita; abbiamo poi esaminato le successive fasi di elaborazione dei dati, studiando in particolare la possibilità di estrarre piante, prospetti e sezioni dalla nuvola di punti. Questi elaborati tuttavia sono molto diversi dagli elaborati tradizionali del rilievo perché, almeno nella loro forma digitale, conservano la loro tridimensionalità. Si tratta infatti di immagini solide, un concetto nato e sviluppato proprio qui al Politecnico di Torino da un'idea del Prof. Sergio Dequal. Un'immagine digitale tradizionale è composta da tre bande, i colori R, G e B: l'immagine solida richiede invece la memorizzazione di una quarta banda, in cui è memorizzata l'informazione di distanza, che ad esempio nel nostro caso può essere la distanza di un punto sulla superficie dell'oggetto dal piano di sezione. Nella nostra applicazione abbiamo poi utilizzato una quinta banda, per rappresentare il valore di ricettività ricavato dalla scansione laser. Durante il corso dell'ultimo anno ho avuto l'opportunità di realizzare alcune applicazioni di rilievo dei beni culturali, nell'ambito di lavori eseguiti dal Laboratorio di Rilievo del Dipartimento di Architettura e Design, con cui ho collaborato sia come borsista che come tirocinante. Le applicazioni di questo mio studio però saranno esemplificate sul caso della Chiesa di San Pietro in Porto Venere, il cui rilievo è stato realizzato nell'ambito del lavoro di tesi. Abstract in italiano (PDF, 31kB - Creative Commons Attribution) Abstract in inglese (PDF, 28kB - Creative Commons Attribution)
Relatori:	Marco Roggero
Tipo di pubblicazione:	A stampa
Soggetti:	A Architettura > AP Rilievo architettonico D Disegno industriale e arti applicate > DI Grafica digitale
Corso di laurea:	Corso di laurea magistrale in Architettura Per La Sostenibilità
Classe di laurea:	NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici:	NON SPECIFICATO
URI:	http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/2863
Capitoli:	INDICE Introduzione CAPITOLO 1: Il laser CAPITOLO 2: Lo strumento: il laser scanner 3D I. Il fenomeno della divergenza II. Accuratezza delle acquisizioni. Risoluzione, qualità e test specifici III. Il laser scanner e il rilievo tradizionale IV. La fase di acquisizione e il progetto delle scansioni CAPITOLO 3: II dato laser I. Preparazione dei dati II. Nuvole di punti A. Pulizia della nuvola di punti B. Registrazione delle scansioni C. Filtraggio della nuvola di punti D. Geo-referenziazione della nuvola di punti III. Modellazione IV. Prodotto finito CAPITOLO 4: I software commerciali: indagine di mercato I. Analisi generale A. Cloud Compare B. Pointools C. 3D Reshaper D. Scene E. Geomagic Studio F. Tabella comparativa CAPITOLO 5: Veloce, uno strumento personalizzato: i! filtraggio I. Importazione II. Creazione dell'archivio ad accesso diretto dei dati grezzi: organizzazione, e classificazione dei dati III. Filtraggio della nuvola: l'eliminazione del rumore CAPITOLO 6: Veloce, sezioni ed esportazione di ortofoto solide I. Il principio di funzionamento delle sezioni con Veloce II. Sezioni su piani verticali: alzati e sezioni CAPITOLO 7:II caso studio: la chiesa di San Pietro a Porto Venere I. Porto Venere: inquadramento geografico, socio-culturale e artistico II. Porto Venere e la sua storia III. La chiesa di San Pietro a Porto Venere IV. Il rilievo della chiesa di San Pietro Conclusioni Bibliografia e sitografia APPENDICE A Lavori di rilievo svolti nel corso delia borsa di studio, del tirocinio e delie attività extra- curriculari I. Rilievo del Bastione Seicentesco rinvenuto in Piazzale Aldo Moro a Torino II. Rilievo del Ricetto di Pavone Canavese III. Rilievo del Castello di Cherasco IV. Rilievo di incisioni rupestri a Mompantero in Val di Susa V. Rilievo dell'Arco di Augusto a Susa VI. Rilievo dell'alveo del torrente Vernazzola a Vernazza VII. Rilievo del Municipio di Concordia sulla Secchia Ringraziamenti
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