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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.

Relators: Marco Roggero
Publication type: Printed
Subjects: A Architettura > AP Architectural survey
D Industrial Design and Applied Arts > DI Digital graphics
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura Per La Sostenibilità
Classe di laurea: UNSPECIFIED
Aziende collaboratrici: UNSPECIFIED
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/2863
Chapters:

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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