Caratterizzazione strumentale di sensori attivi a tempo di volo (TOF) e a triangolazione. Utilizzo di laser scanner su superfici marmoree di epoca romana

Nel campo dell’acquisizione dei dati tridimensionali ad un’ampia diffusione dei sistemi corrisponde, al contrario, una limitata disponibilità di informazioni e letteratura relativa agli standard, alle metodologie operative e ai dati di comparazione. Al fine di ottenere il massimo vantaggio dai sistemi di immagini 3D, è, viceversa, necessario conoscere e comprendere non solo i vantaggi, ma anche i loro limiti servendosi di un metodo sistematico per definire le prestazioni complessive del sistema. Un procedimento di rilievo tridimensionale include non solo metodi per l’estrazione dei dati relativi a superfici 3D ma anche l’algoritmo di processo in grado di trasformare l’insieme dei dati in coordinate calibrate, le caratteristiche misurate e i modelli o misure che possono essere visualizzate e analizzate. Le prestazioni di un sistema possono essere valutate usando parametri di qualità quali risoluzione, incertezza e accuratezza con particolare attenzione agli effetti delle caratteristiche del materiale e della superficie sulle coordinate misurate. Le caratteristiche metrologiche dello strumento sono generalmente trascurate dall’end-user poiché fanno parte di quell’insieme di aspetti tecnici che il disegnatore medio tende a considerare ineluttabili, e quindi da ignorare. Ma mentre per strumenti passivi ‘tradizionali’, come ad esempio teodoliti e camere per fotogrammetria, che questi abbiano bisogno di una calibrazione periodica e siano caratterizzati da parametri metrologici ben definiti per garantire un risultato affidabile è un dato assodato, il fatto che questa necessità si debba estendere anche agli strumenti di rilievo basati su tecniche attive come i laser scanner, è spesso trascurato. Al contrario questi aspetti influenzano direttamente il dato ‘grezzo’ prodotto dalla misura spaziale, e la mancanza di una piena consapevolezza di essi da parte del rilevatore può portare ad errori considerevoli nella pianificazione e realizzazione del rilievo. I difetti di aderenza con la realtà fisica che ne derivano si ripercuotono fino alla fase di restituzione, che rischia di essere inficiata da un’indesiderata distorsione dell’oggetto rappresentato rispetto a quello reale. Comunque sia effettuata la calibrazione, lo scanner possiede una serie di caratteristiche metrologiche di risoluzione, accuratezza e precisione che solitamente variano secondo le modalità operative quali la distanza di lavoro o l’inclinazione delle superfici. Lo scopo delle procedure illustrate è di estendere agli strumenti di acquisizione dati 3D basati sul laser quei concetti metrologici che il rilevatore ha sempre tenuto in conto nelle metodiche di rilievo tradizionali, sviluppando una serie di tecniche di caratterizzazione a basso costo e di facile applicazione, con le quali consentire a qualsiasi end-user la realizzazione di un rilievo tridimensionale consapevole e metrologicamente corretto. Si propone nel saggio una metodologia capace di caratterizzare la strumentazione laser facilmente replicabile anche da parte di utenti non-esperti (per questo rispetto allo studio originale è stato eliminato ogni utilizzo di software proprietario) e applicato alle due tipologie di laser scanner completamente differenti per tecnologia e architettura dell’hardware utilizzati nel corso della campagna di rilievo sugli scavi di Pompei: la range camera a triangolazione Minolta Vivid 900; e il laser scanner a tempo di volo Leica Scanstation 2.