Caratterizzazione morfometrica di oggetti di interesse storico tramite integrazione di metodologie ad alta risoluzione. Dall'architettura all'antropometria.

The aim of the present research is to provide a metrical description of historical finds by using high resolution methodologies, such as laser scanning technique. Virtual models produced, helpful in documentation and catalogues of cultural heritage, can be the starting point of the extraction of new metrical information useful in the knowledge of the reconstructed historical find. Laser scanning technique can be applied to different dimensional ranges and materials, therefore it was possible to develop two research lines during the graduate school. The first one, Thermoscan project, was developed thanks to the collaboration with Leica Geosystems s.p.a.. It concerns the development of a methodology for the integration of laser scanning data and images from a thermal infrared camera. Thermal images are difficult to be mapped on a 3D surface because natural points necessary to texture mapping are not always recognisable on them, due to the fact that there can be a homogeneous distribution of temperatures. Therefore, a methodology was introduced using targets placed on the surface of the 3D-acquired object, which were made thermally-recognisable. Some examples are shown. In the application to cultural heritage objects, minimum invasivity is often required. Thus, a second methodology was introduced, which calibrates an infrared image and an image acquired in the visible range of electromagnetic radiation. In this way, texturization on a 3D model is performable through recognition of homologous points on the mesh surface and on the visible image, which is automatically correlated on the infrared image too. An example is shown, relative to the texture mapping of San Francesco chapel in San Bernardino’s church in Verona. The second project is about virtual reconstruction of anthropological finds and was developed with the co-supervisor prof. Jacopo Moggi Cecchi from University of Florence. The aim of the research was to introduce a measuring methodology characterised by a larger repeatability, while traditional methodologies are generally poorly repeatable. The chosen sample is made of thirty modern human tibiae, deceased at the end of XIX century, of known age and sex. The innovative aspect of the research is represented by the fact that the most indicative measures useful in sex verification were traced on the virtual models. The introduction of a 3D reference system, equally extracted on each tibia model, permitted a more controlled and constrained orientation of the bone and individuation reference points of each measure. A consequent higher repeatability (one order of magnitude average) than traditional measuring systems was obtained. Moreover, it was possible to extract new anthropometrical parameters useful in sex determination, not only linear but also superficial and volumetrical.

L’obiettivo della ricerca qui presentata è quello di fornire una descrizione metrica di reperti e manufatti di interesse storico utilizzando metodologie ad elevata risoluzione, quale il laser a scansione, che forniscano, assieme a una ricostruzione virtuale 3D della morfologia dell’oggetto, informazioni metriche necessarie alla descrizione, allo studio, alla catalogazione del bene e funzionali alla ricerca nell’ambito dei beni culturali. Le ampie potenzialità di tali strumenti, applicabili a diverse scale dimensionali e a materiali differenti, ha reso possibile seguire due tracce di ricerca, proponendo soluzioni innovative per due ambiti scientifici. Il primo studio, relativo al progetto Thermoscan, sviluppato con Leica Geosystems s.p.a., concerne lo sviluppo di una metodologia di integrazione tra dati laser scanner 3D e immagini ottenute con termocamera all’infrarosso. Le immagini termiche, a differenza di quelle acquisite nel visibile, non presentano punti della superficie dell’oggetto fotografato altrettanto riconoscibili a meno che si verifichino sensibili cambiamenti di temperatura in corrispondenza di punti notevoli. È stata così sperimentata una metodologia che utilizza target collocati sul manufatto acquisito in 3D, resi riconoscibili nell’immagine termica e utilizzabili come punti di controllo per la texturizzazione. La metodologia è stata applicata ad alcune superfici architettoniche moderne. Nei beni culturali però, non è sempre possibile entrare in contatto diretto con l’oggetto di studio: è stata così elaborata una metodologia senza l’utilizzo di target. Essa si basa sull’acquisizione contemporanea di immagini nel visibile e nell’infrarosso. Tali immagini sono poi reciprocamente calibrate così da estrarre “parametri di correlazione” validi unicamente per quella camera con cui sono state acquisite. Il modello 3D è texturizzato tramite punti notevoli riconoscibili sull’immagine nel visibile, che di conseguenza rimanda a quella nell’infrarosso, ad essa correlata. È stato effettuato un test sulla cappella di San Francesco nella chiesa di San Bernardino a Verona. Il secondo progetto di ricerca, sviluppato con il co-tutor prof. Jacopo Moggi Cecchi dell’Università di Firenze, si inserisce nell’ambito della ricostruzione virtuale con laser scanning di beni antropologici. L’intento era quello di implementare una metodologia di misura di reperti osteologici umani caratterizzata da una ripetibilità maggiore rispetto a quella dei metodi tradizionali. Il campione di studio scelto per questa ricerca è costituito da trenta tibie umane di individui deceduti alla fine del XIX secolo, di età e sesso noti. L’originalità del lavoro è costituita dal fatto che le misure antropometriche utili alla verifica del sesso di tali reperti sono state tracciate sui modelli tridimensionali del campione di studio, realizzati con metodologia laser scanning. I metodi tradizionali di misura in antropologia sono caratterizzati da ripetibilità limitata, dovuta alla difficoltà di identificare un corretto orientamento del campione e di scegliere i punti di riferimento in ciascuna misura. Introducendo invece nei modelli virtuali un vincolo geometrico, cioè un sistema di riferimento tridimensionale, parimente ricavato per ciascun modello di tibia, è stato possibile estrarre in maniera teoricamente univoca i punti utili alle misurazioni e ottenere così una ripetibilità maggiore nelle misure (anche di un ordine di grandezza). Inoltre è stato possibile estrarre nuovi parametri antropometrici indicativi del sesso, non solo lineari, dai modelli tridimensionali.