Si parte da una “nuvola di punti”, dalla quale è possibile estrarre piante, sezioni e alzati di un edificio, di un impianto o di un intero insediamento, ad esempio di un sito archeologico, arrivando a un modello tridimensionale della situazione in esame.
È la nuova frontiera della rilevazione e rappresentazione grafica, resa possibile dalla tecnologia della scansione laser 3D che consente di pensare in un modo nuovo alle attività di registrazione, analisi e archiviazione dei dati in campo archeologico, dei beni culturali ma anche in una serie crescente di ambiti industriali e di ricerca.
Ed è un’innovazione tutta italiana quella che ha recentemente avuto un importante riconoscimento a livello europeo: il Premio DigiBIC Award per le tecnologie digitali, per la categoria “Istituti di Ricerca”, è stato infatti assegnato quest’anno all’Enea proprio per la tecnologia Laser Scanner 3D a colori per utilizzo in esterno e per il Laser Scanner 3D subacqueo.
A Massimiliano Guarneri, in rappresentanza del gruppo di lavoro dell’Unità Tecnica Sviluppo di Applicazioni delle Radiazioni che ha sviluppato le due tecnologie premiate, è toccato il gradito compito di ritirare il premio a Derry, in Irlanda, nel corso del congresso annuale dell’EBN (European Business & Innovation Centre Network), la rete che raccoglie i principali promotori territoriali dell’innovazione in Europa.
“Il Premio – ha detto Guarneri a ilsussidiario.net con una comprensibile soddisfazione – ha lo scopo di favorire l’utilizzo delle tecnologie per le ricostruzioni tridimensionali da parte delle imprese che operano in ambiti creativi, quali beni artistici e culturali, riproduzioni musicali, grafica ecc. I nostri laser 3 D sono prototipi completamente sviluppati all’interno dell’Enea e si basano entrambi su una tecnologia brevettata da noi che impiega tre sorgenti laser modulate in ampiezza con lunghezze d’onda sul rosso, verde e blu; questa particolarità, non è riscontrabile in altri strumenti affini”.
I laser scanner attualmente in commercio utilizzano il fascio laser per misurare le distanze e il colore viene poi acquisito con un’eventuale fotocamera montata sul sistema; ciò pone grossi vincoli, anzitutto di focalizzazione e polarizzazione; ma soprattutto non consente di vedere i colori quando non ci sono adeguate condizioni di luce.
“Invece noi possiamo infrangere la regola “niente luce niente colore”, il che ci consente di essere liberi dalle particolari condizioni ambientali: possiamo ad esempio, come è capitato, riprendere un dipinto per un tempo prolungato mentre cambiano le condizioni di illuminazione del luogo dove è conservato, ad esempio una chiesa con la luce dalle finestre che cambia nelle ore del giorno … noi non risentiamo di questo cambiamento e possiamo fare colorimetria differenziale cioè possiamo fare il monitoraggio di un opera non solo sulla sua struttura ma anche sui colori della sua superficie, acquisendo informazioni utili dal punto di vista diagnostico, quindi dello stato di conservazione o di degrado dell’oggetto stesso; oppure di riprendere strutture colorate anche sott’acqua”.
Vediamo più da vicino i due sistemi premiati. Il Laser Scanner 3D a colori è uno speciale laser ottico che, per la qualità e l’accuratezza delle informazioni che è in grado di fornire e per le sue caratteristiche di non invasività, è particolarmente adatto alla realizzazione di indagini diagnostiche e di attività di monitoraggio di beni artistici e culturali.
La tecnologia permette di scansionare grandi superfici di opere d’arte, spesso uniche e intrasportabili, situate su pareti e soffitti ad altezze elevate, che possono essere ricostruite in digitale e riprodotte in 3D.
Fra le applicazioni recenti più significative le scansioni ad alta risoluzione di capolavori del Rinascimento: la Loggia di Amore e Psiche della villa Farnesina a Roma e, nel 2011, la Cappella Sistina e il Giudizio Universale “riuscendo, e ciò ha stupito anche noi, a riprendere le immagini da 20 metri con una risoluzione pari a quella ottenuta dagli specialisti giapponese che hanno fatto le fotografie da una distanza di 50 cm utilizzando un’impalcatura simile a quella impiegata da Michelangelo”.
Il Laser Scanner 3D subacqueo nasce come strumento di rilevazione a servizio dell’archeologia subacquea ma grazie alle caratteristiche innovative che gli permettono di rilevare oggetti e strutture sottomarine (relitti, resti archeologici e costruzioni) fino a centinaia di metri di profondità può essere impiegato anche nella tutela dei fondali e delle acque marine off-shore.
“Là dove ci sono acque torbide, i fasci di luce che accompagnano le fotocamere , non avendo luce coerente come è quella dei laser, si trovano davanti in pratica a una barriera che, oltre a dare immagini nitide, impedisce di riprendere il colore. Noi invece, attraverso una opportuna modulazione di ampiezza, riusciamo a penetrare la barriere costituita dall’acqua e a riprendere anche il colore sott’acqua”.
La tecnologia sviluppata dall’Enea è nata in ambito nucleare ma poi l’attenzione si è focalizzata sui beni culturali “un ambito che per le sue peculiarità si presta molto bene come test per collaudare nuovi strumenti. Il nostro approccio infatti non è quello di partire dalle applicazioni già disponibili e forzarle ad adattarsi alle applicazioni nei beni culturali. Al contrario, ci indirizziamo da subito verso quest’ultimo obiettivo, dove ogni oggetto è in qualche modo un unicum e dove la tecnologia è chiamata a dare il massimo”.
Il sistema è comunque in fase di sviluppo anche come strumento diagnostico per le strutture petrolifere subacquee e per l’ispezione di siti nucleari in collaborazione con piccole e medie imprese scozzesi.
A settembre partirà anche un progetto per l’impiego del laser scanner subacqueo per la scansione delle piscine radioattive “poiché il nostro sistema è pensato per disaccoppiare la parte ottica da quelle elettronica e questo ci permette di utilizzare la parte ottica anche dentro ambienti radioattivi; se ne prevede l’impiego anche all’interno di Iter, la grande macchina per la fusione termonucleare che si sta realizzando con una collaborazione internazionale”.
Via via che si perfeziona, il laser scanner 3D trova nuove situazioni applicative.
E non solo sulla Terra: qualcuno sta già pensando di spedirlo in missione su Marte, dove potrebbe far valere tutte le sue qualità.
(Michele Orioli)