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B. Benedetti, M. Gaiani, F. Remondino (ed.), Modelli digitali 3D in archeologia: il caso di Pompei, Autori: G. Amoroso, F. I. Apollonio, G. Bacci, S. Baldissini, B. Benedetti, A. M. Manferdini, M. E. Masci, F. Remondino, Introduction by: P. G. G

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B. Benedetti, M. Gaiani, F. Remondino (ed.), Modelli digitali 3D in archeologia: il caso di Pompei, Autori: G. Amoroso, F. I. Apollonio, G. Bacci, S. Baldissini, B. Benedetti, A. M. Manferdini, M. E. Masci, F. Remondino, Introduction by: P. G. Guzzo,
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  Modelli digitali 3D in archeologia: il caso di Pompei a cura diBenedetto Benedetti I Marco Gaiani I Fabio Remondino testi diGiuseppe Amoruso I Fabrizio Ivan Apollonio I Giovanni Bacci I Simone Baldissini I Benedetto Benedetti I Marco Gaiani IAnna Maria Manferdini I Maria Emilia Masci I Fabio Remondino con un contributo diPier Giovanni Guzzo  © 2010 Scuola Normale Superiore Pisa ISBN 978-88-7642-353-6 Ringraziamenti: Il seguente lavoro è stato condotto in collaborazione con Leica Geosystem, nella persona di Federico Uccelli; Antonella Guidazzoli, responsabile del Laboratorio multimodale Vis.I.T. del CINECA e Luigi Calori, Tiziano Damiani, Silvano Imboden; Roberto Scopigno, direttore del Visual Computing Lab del CNR di Pisa e Marco Callieri, Paolo Cignoni, Matteo Dellepiane. Un sentito grazie a Roberto Mingucci, coordinatore del Laboratorio SILAB della Facoltà di Ingegneria di Bologna, per la disponibilità mostrata, e a Cristiana Corsi, tecnico informatico del Dipartimento di Architettura e Pianificazione Territoriale. Si ringrazia Patrizia Falzone per l’immagine a pag. 13.Un particolare ringraziamento alla Soprintendenza Speciale per i Beni Archeologici di Napoli e Pompei nelle persone di Pier Giovanni Guzzo, Anna Maria Sodo e Antonio d’Ambrosio e di tutti coloro che hanno reso possibile il presente lavoro. Gruppo di lavoro: Giuseppe Amoruso, Fabrizio Ivan Apollonio, Giovanni Bacci, Simone Baldissini,Benedetto Benedetti, Marco Gaiani,Maria Emilia Masci, Anna Maria Manferdini,Fabio Remondino, Massimiliano Roberto. Sistema grafico editoriale: Anna Maria Manferdini Apparato iconografico: Anna Maria ManferdiniIl volume è stato pubblicato con il contributo del Dipartimento di Architettura e Pianificazione Territoriale dell’Università degli Studi di Bologna.  DEL BUON USO DEGLI STRUMENTI  10 Pier Giovanni Guzzo   1 INTRODUZIONE 16   Benedetto Benedetti, Marco Gaiani, Fabio Remondino  1.1 Il contesto 20 1.2 Un  framework  per la ceazione e l’utilizzo di modelli 3D come sistema informativo e comunicativo 26 1.3 Il modello critico Sistema Informativo Unificato della SSBANP 30 1.4 Strategie per costruire e fruire modelli 3D di siti archeologici complessi 32 1.5 Una guida operativa per la costruzione del 3D GIS unificato di Pompei 36 2 UNA PIPELINE PER L’ACQUISIZIONE DI DATI 3D 38   Fabrizio Ivan Apollonio, Marco Gaiani, Fabio Remondino  2.1 Introduzione 39 2.2 Dall’acquisizione alla visualizzazione dei modelli 3D. Metodologie e approcci 42 2.3 Definizione dei metodi e degli strumenti di rilievo al fine della costruzione dei modelli 47 2.3.1 Rilievo con laser scanner 50 2.3.2 Rilievo mediante fotogrammetria digitale 52 2.4 Integrazione di differenti tecniche 53 2.5 Manipolazione dei modelli 3D 57 2.5.1 Modellazione tridimensionale 57 2.5.2 Segmentazione e classificazione semantica 60 2.5.3 Generazione dell’output per la visualizzazione 62 3 IL PROGETTO DEL RILIEVO 64   Giovanni Bacci, Anna Maria Manferdini, Maria Emilia Masci  3.1 Introduzione 65 3.2 Tipologia dei reperti e loro caratteristiche 69 3.3 Caratteri dei reperti 70 3.4 Finitura superficiale dei reperti e definizione dei metodi di restituzione delle irregolarità superficiali 77 3.5 Criteri per la definizione della strumentazione da utilizzare 78 3.6 Scelta degli strumenti di acquisizione dei dati 80 3.6.1 Minolta Vivid 900 80 3.6.2 Leica ScanStation 2 83 3.6.3 Camere fotografiche digitali 83 Sommario   3.7 Attrezzature accessorie utilizzate e modalità operative 83 3.8 Progetto delle prese 85 3.8.1 Pianificazione della ripresa e progetto delle prese con il laser scanner 85 3.8.2 Pianificazione della ripresa e progetto delle prese con la fotogrammetria 92 4 MODELLAZIONE 3D DA SENSORI ATTIVI PIPELINE CON LASER SCANNER 94  Fabrizio Ivan Apollonio, Fabio Remondino  4.1 Introduzione 95 4.2 Caratterizzazione di scanner 3D 98 4.3 Acquisizione dei dati 99 4.4 Registrazione delle scansioni 100 4.5 Fusione delle nuvole di punti e generazione della mesh  104 4.6 Mesh editing   104 4.7 Successivo  post-processing   della mesh  105 4.7.1 Smoothing   106 4.7.2 Decimazione 108 4.7.3 Errore di approssimazione 111 4.7.4 Semplificazione geometrica vs. semplificazione basata sulla semantica 112 4.7.5 Remeshing   113 4.8 Realizzazione di modelli 3D foto-realistici 114 4.9 Controllo di qualità 114 5 CARATTERIZZAZIONE STRUMENTALE DI SENSORI ATTIVI A TEMPO DI VOLO (TOF) E A TRIANGOLAZIONE. UTILIZZO DI LASER SCANNER SU SUPERFICI MARMOREE DI EPOCA ROMANA 118  Giuseppe Amoruso, Fabrizio Ivan Apollonio, Fabio Remondino  5.1 Introduzione 119 5.2 Caratterizzazione delle range camera  126 5.3 Caratterizzazione del laser scanner ToF Leica ScanStation 2 131 5.3.1 Impostazione del problema e del test 131 5.3.2 Procedimento di  best-fitting   e valutazioni complessive 135 5.3.3 Test di filtraggio 137 5.3.4 Sintetici suggerimenti conclusivi 139 5.4 Caratterizzazione del laser scanner a triangolazione Minolta Vivid 900 139 5.4.1 Impostazione del problema e del test 139 5.4.2 Procedimento di  best-fitting   e valutazioni complessive 141 5.4.3 Test di filtraggio 141 5.4.4 Sintetici suggerimenti conclusivi 142 5.5 Problemi di utilizzo di laser scanner su superfici marmoree di epoca romana 142 5.5.1 Definizione del problema 142 5.5.2 Strumenti e campioni impiegati 146 5.5.3 Problematiche di scansione di superfici colorate con range camera  a triangolazione 148 5.5.4 Scanner a triangolazione: problematiche operative nel rilievo di superfici marmoree 151 5.5.5 Test in laboratorio su campioni di materiale lapideo con scanner a triangolazione 153 5.5.6 Scanner ToF: problematiche operative nel rilievo di superfici marmoree 155   5.5.7 Test in laboratorio su campioni di materiale lapideo con scanner ToF 158 5.6 Considerazioni conclusive 160 6 MODELLAZIONE 3D DA IMMAGINI PIPELINE FOTOGRAMMETRICA 162  Anna Maria Manferdini, Fabio Remondino  6.1 Introduzione 163 6.2 Calibrazione di camere digitali terrestri 170 6.3 Orientamento delle immagini 173 6.4 Restituzione 3D 173 6.5 Generazione della superficie 175 6.6 Considerazioni sulla qualità di un progetto di restituzione fotogrammetrica 176 6.7 Texture mapping   e visualizzazione 177 6.8 Modellazione 3D mediante immagini. Casi di studio a Pompei 178 6.9 Restituzione 3D della microscala di manufatti archeologici con metodologie grafiche 178 6.9.1 Introduzione 178 6.9.2 Gli algoritmi per la creazione di dettagli sul modello tridimensionale 185 6.9.3 Definizione della metodologia d’impiego ed esempi 196 7 RILIEVO, GESTIONE E MAPPATURA DEL COLORE 200  Simone Baldissini, Marco Gaiani, Fabio Remondino  7.1 Introduzione 201 7.2 Problematiche di acquiszione e restituzione del colore per la visualizzazione di modelli fotorealistici 201 7.3 Modelli e spazi di colore 204 7.3.1 Spazi di lavoro device-indipendent  205 7.3.2 Spazio colore sRGB 206 7.3.3 Scelta dello spazio colore 208 7.4 Profili colore 208 7.4.1 Generalità 208 7.4.2 Profili ICC di camere digitali 210 7.5 Target e color bar 210 7.6 Acquisizione del colore tramite BRDF 212 7.7 Acquisizione del colore tramite High Dynamic Range (HDR) imaging 214 7.8 Calibrazione fotometrica 216 7.8.1 Generalità 216 7.8.2 Disallineamento delle componenti cromatiche 217 7.8.3 Problemi di calibrazione di immagini di reperti archeologici esterni 218 7.9 Texture mapping 219 7.9.1 Metodi di texture mapping   in CG 220 7.9.2 Metodologie reality-based  per mappare il colore sui modelli 3D 228 7.10 Guida operativa e conclusioni 231 8 MODELLAZIONE SEMANTICA - METODI A MULTIRISOLUZIONE 236  Fabrizio Ivan Apollonio, Marco Gaiani, Anna Maria Manferdini  8.1 Una metodologia per una modellazione semantica dei reperti archeologici 237 8.1.1 Introduzione 237 8.1.2 Qualificazione del problema e soluzioni adottate 241
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