G. Bigliardi, M. Bottacchi, S. Cappelli, L. Carmignani, Applicazioni Open Source per il rilievo tridimensionale. Il caso studio della Paleosuperficie 3a di Isernia la Pineta, convegno “INFOMOBILITY CULTURAL HERITAGE - Documentazione, valorizzazione museale, movimentazione e gestione delle emergenze per il Patrimonio mobile” (Organizzato da: TekneHub Università di Ferrara), Salone del Restauro, Ferrara.

1. Applicazioni Open Source per il rilievo
tridimensionale
Il caso studio della Paleosupercie 3a di Isernia la Pineta
Giulio Bigliardi
CGT-Centro di GeoTecnologie (Univ. di Siena)
Marta Bottacchi
CGT-Centro di GeoTecnologie (Univ. di Siena)
Sara Cappelli
CGT-Centro di GeoTecnologie (Univ. di Siena)
Leonardo Carmignani
Dipartimento di Archeologia e Storia delle Arti – Sezione di
Preistoria e Protostoria (Univ. di Siena)

2. Conservare o distruggere?
Lo scavo archeologico è un’attività essenzialmente distruttiva, cioè
un’attività nella quale la sistematica asportazione, e quindi distruzione, di
elementi archeologici, come strati o strutture, è spesso indispensabile per
proseguire lo scavo e approfondire la ricerca

3. Documentare!
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Qui entra in gioco la capacità dell’archeologo di documentare. Se lo scavo è
un’attività distruttiva, diventa fondamentale documentare accuratamente
tutto ciò che emerge durante le attività di scavo. Una documentazione il più
possibile accurata e oggettiva è quindi l’obiettivo che l’archeologo si
prefigge durante lo scavo

4. Documentare!
La documentazione tradizionale di uno scavo archeologico prevede
generalmente piante e fotografie, quindi una documentazione sostanzialmente
bidimensionale, in cui le informazioni altimetriche sono limitate ad una
semplice quotatura degli elementi archeologici considerati rilevanti

5. Documentare!
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Sempre più spesso si cerca di ricorrere a forme di rilievo più accurato, in
grado di restituire una rappresentazione fedele della realtà archeologica. Le
tecniche principali usate per la documentazione 3D in campo archeologico
sono basate principalmente su rilievi fotogrammetrici (terrestri o aerei) e
scansioni laser.

6. Computer Vision
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La Computer Vision è la disciplina che studia come abilitare i computer alla
comprensione e all’interpretazione delle informazioni visuali presenti in
immagini o video. Un’analisi finalizzata a scoprire cosa e presente in una
scena e dove

7. Computer Vision e Structure-from-Motion
La Structure-from-Motion è una
tecnica che consente di ottenere un
rilievo tridimensionale da un set di
immagini bidimensionali

8. Computer Vision e Structure-from-Motion

9. Open Source
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I software Open Source, letteralmente a “sorgente aperta”, sono applicazioni i cui sviluppatori
distribuiscono liberamente e ne consentono da parte di altri il libero utilizzo, modifica o
ridistribuzione.
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Da un punto di vista essenzialmente pratico, possiamo dire che i OSS sono soluzione
estremamente low cost paragonabili, e in certi casi tranquillamente sostituibili, alle
corrispondenti applicazioni commerciali.
Nel settore archeologico, in generale nel settore dei Beni Culturali, dove le risorse
economiche sono sempre più scarse, tali soluzioni tecnologiche consentono un netto
risparmio sulla componente software, senza tuttavia perdere in qualità.

10. Software Open Source
• Python Photogrammetry Toolbox (PPT-GUI)
Sviluppato da P. Moulon (IMAGINE/LIGM, University Paris Est & Mikros Image) e A. Bezzi (ArcTeam
– Trento) è una suite open source che comprende due applicazioni:
•Bundler, per la calibrazione della camera e l’orientamento relativo delle immagini
•Patch Multiple Stereovision View (PMVS), per l’elaborazione della nuvola di punti
Si tratta di un sistema per estrarre un rilievo 3D da un set di immagini di partenza. L’intero processo
è ridotto in due soli comandi. Il limite principale è che il risultato dell’elaborazione è molto legato alla
potenza del PC utilizzato. Maggiore sarà la potenza del computer, più densa sarà la nuvola di punti
che otterremo.
https://github.com/archeos/

11. Python Photogrammetry Toolbox
cartella con le
immagini come input
Fattore di scala in
base alla risoluzione
delle immagini e alla
potenza del PC

12. Python Photogrammetry Toolbox
cartella con il
risultato del primo
processo come input

13. Software Open Source
• Python Photogrammetry Toolbox (PPT-GUI)
Sviluppato da P. Moulon (IMAGINE/LIGM, University Paris Est & Mikros Image) e A. Bezzi (ArcTeam
– Trento) è una suite open source che comprende due applicazioni:
•Bundler, per la calibrazione della camera e l’orientamento relativo delle immagini)
•Patch Multiple Stereovision View (PMVS), per l’elaborazione della nuvola di punti
Si tratta di un sistema per estrarre un rilievo 3D da un set di immagini di partenza. L’intero processo
è ridotto in due soli comandi. Il limite principale è che il risultato dell’elaborazione è molto legato alla
potenza del PC utilizzato. Maggiore sarà la potenza del computer, più densa sarà la nuvola di punti
che otterremo.
https://github.com/archeos/
• MeshLab
MeshLab è un’applicazione Open Source sviluppata appositamente per la creazione e l’elaborazione
di mesh a partire da nuvole di punti 3D, nel nostro caso per elaborare le nuvole di punti 3D prodotte da
PPT. E’ sviluppato dal Visual Computing Lab del CNR-ISTI di Roma
http://meshlab.sourceforge.net/

14. MeshLab
visualizzare e
modificare la nuvola
di punti prodotta da
PPT

15. MeshLab
creare la mesh

16. MeshLab
colorare la mesh
sfruttando il colore
dei punti o delle
immagini

17. Isernia la Pineta
Il problema principale è stata
l’illuminazione, scarsa e non
omogenea

18. Isernia la Pineta
Il problema principale è stata
l’illuminazione, scarsa e non
omogenea

19. Isernia la Pineta
nuvola di punti
227 foto a 8 MP (scalate a 0,25)
mesh

20. Isernia la Pineta

21. Isernia la Pineta
69 foto a 10 MP
nuvola di punti
mesh

22. Isernia la Pineta
mesh colorata

23. Isernia la Pineta
21 foto a 10 MP
nuvola di punti
mesh

24. Isernia la Pineta
mesh colorata
profilo

25. Isernia la Pineta

26. Isernia la Pineta

27. In conclusione…
Questi primi esperimenti dimostrano le grandi potenzialità delle tecniche di Structure-
from-Motion per la documentazione archeologica 3D.
Principali vantaggi:
• acquisizione ed elaborazione molto rapida
• acquisizione di oggetti di qualsiasi dimensione
• non sono richieste competenze elevate di 3D
• costi contenuti
• richiede solamente l’attrezzatura normalmente utilizzata nelle attività di
documentazione di uno scavo archeologico (PC, fotocamera, eventualmente stazione
totale)
Gli esempi che abbiamo visto sono stati ottenuti utilizzando hardware non particolarmente avanzato:
macchine fotografiche compatte e PC portatili a due o al massimo 3 CPU, quindi con una potenza di calcolo
che potremmo tranquillamente definire medio-bassa .
• può essere utilizzata anche in condizioni estreme (grotte, scavo subacqueo…)
Svantaggi:
• allo stato attuale possiamo dire che l’accuratezza dipende da alcuni
fattori, in particolare le condizioni di luce e le potenzialità del PC
utilizzato per l’elaborazione
• la texture è molto legata alle condizioni di luce degli oggetti al
momento delle fotografie

28. grazie per l’attenzione
CGT-Spinoff Tecnologie Open Source per i Beni Culturali
www.cgt-spinoff.it opentechne.wordpress.com
www.geotecnologie.unisi.it www.istitutoficlu.org/open-techne
bottacchi@unisi.it bigliardi2@unisi.it