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Angeli, Stefano

Image based indoor positioning : considerazioni metodologiche e soluzioni operative per un'applicazione al Castello del Valentino.

Rel. Filiberto Chiabrando, Andrea Lingua, Antonia Teresa Spanò. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile, 2017

Abstract:

IMAGE BASED INDOOR POSITIONING.

Considerazioni metodologiche e soluzioni operative per un’applicazione al Castello del Valentino.

Relatore

Candidato

Filiberto Chiabrando

Andrea Lingua

Antonia Spanò

IMAGE BASED INDOOR POSITIONING.

Considerazioni metodologiche e soluzioni operative per un’applicazione al Castello del Valentino.

Relatore

IMAGE BASED INDOOR POSITIONING.

Considerazioni metodologiche e soluzioni operative per un’applicazione al Castello del Valentino.

Relatore

Filiberto Chiabrando

Andrea Lingua

Antonia Spanò

Candidato

Stefano Angeli

Febbraio 2017

Questa tesi nasce da un progetto di ricerca condotto dal Politecnico di Torino in collaborazione con l’Istituto di Ricerca sud-coreano ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute). L’obiettivo era quello di realizzare una procedura di posizionamento indoor basata sul riconoscimento di immagini, per fini legati alla sicurezza in luoghi pubblici, come stazioni della metropolitana e aeroporti.

L’approccio al metodo innovativo di posizionamento, l’esperienza sopra citata e svariati confronti con tecniche di fotogrammetria digitale e scansioni 3D per il rilievo dei Beni Culturali, sono alla base dello sviluppo del lavoro presentato.

Si propone un metodo che prevede l’utilizzo dei dati provenienti da questi rilievi, realizzati con tecnologie innovative, non soltanto per la redazione dei classici elaborati 2D e 3D, ma per lo sviluppo di una piattaforma in grado di permettere, oltre alla navigazione in un modello digitale, esperienze virtuali e condivisione di dati in una rete di valorizzazione e fruizione del Bene Culturale Architettonico.

In un primo momento è stato affrontato il tema dell’Indoor Positioning introducendolo attraverso una panoramica sugli attuali sistemi di posizionamento presenti sul mercato, i loro punti deboli, i punti di forza e le possibili applicazioni. In seguito sono state presentate una serie di considerazioni metodologiche sul loro utilizzo, con particolare attenzione al campo dei Beni Culturali. Il progetto proposto ha la finalità di contribuire attivamente alla valorizzazione del Bene e si colloca all’interno di un percorso sviluppato sull’utilizzo di metodi e tecniche della Geomatica per renderli flessibili e fornire strumenti digitali di conoscenza, fruizione e comunicazione legati alla valorizzazione del patrimonio.

Il Patrimonio Culturale è sempre più al centro dello sviluppo di attività finalizzate alla sua valorizzazione e conservazione e, la ricerca, in questo scenario è un tema particolarmente attuale che coinvolge un pubblico specializzato e non.

Il termine Bene Culturale rappresenta non solo oggetti che possiamo vedere e toccare, ma include beni immateriali.

Con l’ingresso nell’Era delle smart technologies, si stanno sviluppando nuove applicazioni per rispondere alle nuove esigenze dettate dalla continua innovazione tecnologica in rapporto all’attività culturale e alla valorizzazione dei Beni. La presenza sul mercato di nuovi dispositivi sempre più performanti favorisce l’intensificarsi di esperienze all’interno di scenari espositivi e museali, arricchendo il patrimonio di ogni percorso culturale e portandolo verso il concetto di infotainment (informazione-intrattenimento) in grado di avvicinare le diverse tematiche e target di pubblico sempre più diversificati.

Nella seconda parte è stato presentato il caso studio, il Castello del Valentino. Il Bene scelto, si presta particolarmente all’applicazione del progetto proposto in quanto sempre più attivo nello scenario degli eventi torinesi e nei progetti di valorizzazione sull’Asse del Po. Il caso studio è, inoltre, particolarmente rappresentativo sulla base delle considerazioni fatte in precedenza in quanto dichiarato Patrimonio dell’Umanità UNESCO dal 1977.

Nella terza parte sono state descritte le soluzioni operative per la realizzazione del metodo proposto e possibili scenari futuri di implementazione, per introdurre il discorso del posizionamento come punto di partenza, non solo per una navigazione virtuale e interattiva nelle sale del Castello, ma per dare la possibilità all’utente di ricevere e

condividere informazioni ed esperienze in un sistema museale più grande e complesso, collegato in rete, comprendente altri Beni parte del Patrimonio Culturale a nostra disposizione.

La finalità del progetto è quella di contribuire attivamente alla valorizzazione del Bene tentando di collocarsi all’interno di un percorso sviluppato per fornire strumenti digitali di conoscenza, fruizione e comunicazione legati alla valorizzazione del Patrimonio.

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Per ulteriori informazioni contattare:

Stefano Angeli

angeli.stefano.as@gmail.com

Relatori: Filiberto Chiabrando, Andrea Lingua, Antonia Teresa Spanò
Soggetti: A Architettura > AP Rilievo architettonico
G Geografia, Antropologia e Luoghi geografici > GG Piemonte
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/5826
Capitoli:

INTRODUZIONE

PARTE I - CONSIDERAZIONI METODOLOGICHE

1.L'lndoor Positioning

1.1.Indoor Positioning Systems

1.1.1.Server Based Indoor Positioning

1.1.2.Client Based Indoor Positioning

1.2.Client Based Indoor Positioning Systems

1.2.1.WiFi

1.2.2.Dispositivi BLE

1.2.3.VLC (Visible Light Communication)

1.2.4.BIM

2.Image Recognition Based Positioning

2.1.Metodi di Image Based Positioning

2.1.1.Reference from 3D Building Models

2.1.2.Reference from Images

2.1.3.Reference from Deployed Coded Target

2.1.4.Reference from Projected Target

2.1.5.Systems without Reference

2.1.6.Reference from other sensors

2.2.Solid Images Based System

2.2.1.L'Immagine Solida

2.2.2.Creazione del Database di Immagini Solide

3.Acquisizioni Range Based e Principi di Fotogrammetria

3.1.Il rilievo dei beni architettonici

3.1.1.Il progetto di rilievo

3.2.Il rilievo topografico

3.3.Acquisizioni Range Based

3.3.1.La tecnologia LiDAR

3.3.2.I principi di funzionamento

3.3.3.La fase di acquisizione

3.3.4.La fase di regisfrazione

3.4.Principi di Fotogrammetria

3.4.1.I fondamenti

3.4.2.La Fotogrammetria Digitale

3.4.3.Gli Orientamenti

PARTE II - CASO STUDIO - IL CASTELLO DEL VALENTINO

4.Sintesi storica Le origini

4.2.Gli anni di Emanuele Filiberto

4.3.Gli anni di Caterina d'Asburgo

4.4.Il Seicento e i progetti di Carlo ed Amedeo di Castellamonte 4.5.Dal Settecento ad oggi

5.Le sale

5.1.La Sala delle Colonne

5.2.Il Piano Nobile

5.2.1.Il Salone d'Onore

5.2.2.La Stanza delle Feste e dei Fasti

5.2.3.La Stanza dei Gigli

PARTE III - SOLUZIONI OPERATIVE

6.Acquisizione e pre-processing

6.1.Acquisizione dei dati

6.1.1.Realizzazione della rete d'inquadramento

6.1.2.Rilievo dei punti di dettaglio

6.1.3.Acquisizioni LiDAR

6.2.Realizzazione del modello 3D

6.2.1.Registrazione delle nuvole di punti

6.2.2.Gestione del modello digitale

6.3.Creazione dell'archivio di Immagini Solide

6.3.1.ScanToSolidlmage_multi.exe

7.Data Processing, posizionamento e orientamento

7.1.Acquisizione delle immagini digitali

7.2.Matching tra immagine digitale ed immagine solida di riferimento

7.1.1.Risultati del matching per la Sala delle Colonne

7.1.2.Risultati del matching per il Salone d'Onore

7.1.3.Risultati del matching per la Sala delle Feste e dei Fasti

7.1.4.Risultati del matching per la Sala dei Gigli

7.3.Posizionamento e orientamento

7.4.Ground truth

Bibliografia:

Maria Antonia Brovelli, Alberto Cina, Mattia Crespi, Andrea Maria Lingua, Ambrogio Manzino, Luigi Garretti, Ortoimmagini e modelli altimetrici a grande scala. Linee guida, CISIS Centro Interregionale di Coordinamento e documentazione per le informazioni territoriali.

Bernardi Marziano, Il Castello del Valentino, SIP, Torino 1949.

Vera Comoli Mandracci, Torino, in La città nella storia d'Italia, Laterza, Roma- Bari 1983.

Il Valentino, sintesi storica e metodologia per il progetto, a cura di C. Roggero Bordelli, F. Barrerò, V. Defabiani, M. Grosso, A. Magnaghi, L. Re, A. Sistri, M. G. Vinardi, Celid, Torino 1986.

Costanza Roggero Bordelli, Aurora Scotti, Il Castello del Valentino/The Valentino Castle, Politecnico di Torino - Edizioni L'Arciere, Torino 1994.

Karl Kraus, FOTOGRAMMETRIA. Voi. 1 - Teoria e Applicazioni, Levrotto & Bella Editrice S.a.s., Torino 1994.

R. Gaietto, A. Spalla, Lezioni di Topografia, CUSL, Pavia 1998.

Mario A. Gomarasca, Elementi di Geomatica, Associazione Italiana di Telerilevamento, Milano 2004.

Thomas Luhmann, Stuart Robson, Stephen Kyle, lan Harley, C/ose Range Photogrammetry, Principles, Methods and Applications, Whittles Publishing, Dunbeath (Scotland) 2006.

il Castello del Valentino, a cura di Costanza Roggero Bordelli, Annalisa Dameri, in Le grandi Residenze Sabaude, Umberto Allemandi & C., Torino 2007.

Topografia, a cura di G. Comoglio, Politecnico di Torino, Dipartimento di Georisorse e Territorio, Torino 2007.

Sistemi a scansione per l'architettura e il territorio, a cura di F. Sacerdote, G. Tucci, Alinea Editrice, Firenze 2007.

Il rilievo dell'architettura - Tecinche, meodi ed esperienze, a cura di P. Clini, Alinea Editrice, Firenze 2008.

D. Bartolucci, Principi di laser scanner 3D, Dario Flaccovio Editore, Palermo 2009.

A. Spanò, Fotogrammetria digitale: Generalità e principi, Torino 2013.

A. Spanò, Fotogrammetria digitale e scansioni 3D, Torino 2013.

Efstratios Stylianidis, Fabio Remondino, 3D Recording, Documentation and Management of Cultural Heritage, Whittles Publishing, Dunbeath (Scotland) 2016.

SITOGRAFIA

http://castellodelvalentino.polito.it/

https://www.infsoft.com/blog-en/articleid/45/techniques-for-client-based-indoor-positioning

http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/home.jsp

http://whc.unesco.org/

http://www.isprs.org/publications/archives.aspx

http://cipa.icomos.org/activities/publications/

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