Modellazione e metodologie per l' associazione di parametri: Analisi e sintesi della tessitura.

Unità Operativa: I.E.I. - CNR Pisa

Responsabile: Dott. Ovidio Salvetti
Istituto di Elaborazione della Informazione del C.N.R.
Via S. Maria 46, 56126 Pisa
tel. 050/593455
fax 050/554342
email: salvetti@iei.pi.cnr.it

Collaboratori:

• Paolo Cignoni, Istituto di Elaborazione della Informazione del C.N.R.
• Federico Gaetti, Collaboratore esterno I.E.I.
• Laura Moltedo, Istituto per le Applicazioni del Calcolo del C.N.R.
• Claudio Montani, Istituto di Elaborazione della Informazione del C.N.R.
• Roberto Scopigno, Istituto CNUCE del C.N.R.

Descrizione della ricerca

Codifica di tessiture in ambienti integrati di analisi e sintesi delle immagini . Sviluppo di un modello generale per la valutazione del comportamento superficiale di materiali soggetti a condizioni di degrado e di un simulatore per interpretare o generare immagini da tessiture.

Sviluppo di tecniche semiautomatiche per la ricostruzione della forma a partire da informazione puntuale, di algoritmi di semplificazione e di schemi di rappresentazione multirisoluzione o multilivello (attivita' condotta in collaborazione con l'unita' operativa DISI-Genova).

Strumenti e metodologie

Sono stati studiati modelli computazionali per il calcolo di parametri di tessitura basati su due approcci differenti: calcolo delle proprieta' geometriche e codifica frattale. Sono stati identificati e calcolati insiemi di descrittori tessiturali, ricavati da immagini reali di ingresso e usati per ricostruire modelli di sintesi.

Per l'acquisizione e ricostruzione automatica di superfici sono stati sviluppati modelli di forme geometriche tridimensionali, basati su complessi simpliciali tridimensionali, che possono essere efficientemente costruiti a partire da dati irregolarmente distribuiti. E' stato progettato e sviluppato un algoritmo di semplificazione di superfici descritte da complessi simpliciali (mesh di triangoli). Sono stati infine progettati schemi di rappresentazione multirisoluzione in grado di gestire la rappresentazione di dettagli o reperti su piu' livelli di precisione.

Risultati ottenuti

E' stato realizzato un modello per descrivere e definire diversi tipi di associazione tra parametri derivati o estratti da immagini 'reali' (approccio "image analysis-understanding") e algoritmi di sintesi di immagini multidimensionali (approccio "image generation-visualisation"). Il modello e' stato applicato allo studio di fenomeni di degrado di materiali lapidei del teatro romano di Aosta (demo di 11 immagini). Utilizzando una serie di immagini raffiguranti conci di pietre puddinga con diversa grana, prima e dopo l'operazione di pulitura, sono state eseguite, in particolare, le seguenti applicazioni:

• simulazione di operazioni virtuali di pulitura e di fenomeni di degrado graduale, mediante l'utilizzo di immagini di perturbazione di tipo sia sintetico che reale

• ricostruzione di immagini, da codici geometrici e frattali

Per quanto attiene alla seconda linea di ricerca, sono state valutate differenti tecniche per la ricostruzione e la semplificazione di descrizioni boundary di superfici, acquisite sia da dati volumetrici (regolari o scattered) che per mezzo di dispositivi per l'acquisizione automatica delle caratteristiche di forma di oggetti solidi (dispositivi di scansione 3D di classe range-scanner).
Dati in formato puntuale, rappresentanti una descrizione per punti della facciata del Teatro Romano di Aosta, sono stati acquisiti dalla Societ# FOART. Inoltre, si e' scelto di operare una sperimentazione del sistema di scansione prodotto dalla societa' Cyberware Inc. (USA), con cui e' stato acquisito un oggetto campione (un busto lapideo del XII secolo, proveniente dal museo di Budapest).
Tali dati sono stati sottoposti ad un processo di ricostruzione della superfice , utilizzando codici sviluppati dalla UO in questione.
Le superfici ottenute sono state successivamente utilizzate per testare e valutare un codice di semplificazione sviluppato dall'U.O., ottenendo percentuali di semplificazione fino al 85% dei dati originari mantenendo un'ottimo livello di precisione.
E' stato inoltre sviluppato un ambiente di visualizzazione e gestione multirisoluzione di dati volumetrici basato su complessi simpliciali.
Tutti i codici sviluppati dalla U.O. sono stati implementati in ambiente UNIX.

Bibliografia

1. Moltedo L., Salvetti O., La tessitura in un ambiente integrato per l'analisi e sintesi di immagini, Atti Convegno Conoscenza per immagini, pp. 3-10, Il Rostro Ed. Roma, 1993.
2. Moltedo L. Salvetti O.: Texture analysis and synthesis: models and methods for parameters association", Workshop "Common Methodologies for Image Synthesis and analysis (abstract vol), IAC-CNR, Dec. 1994, Graphical Models and Image Processing (to appear)
3. Moltedo L., Salvetti O.: A model for texture processing based on the unification of analysis and synthesis, ERCIM News, N.20, P.21, 1995
4. Moltedo L., Salvetti O.: A generalized model for texture coding and processing in applications of art conservation, Proceed. ICIAM95, (to appear)
5. Moltedo L.: Topics and aims of CNR Styrategic Project: Knowledge through images- An application to Cultural Heritage, Proceed. SIMAI Conference (abstract vol) p. 267-268, 1994
6. Moltedo L., Salvetti O., Gaetti F. : A simulator for the study and representation of material degradation, Proceed. 1° Int. Congress on "Science and Technology for the Safeguard of Cultural Heritage in the Mediterranean Basin" (abstract vol) p. 281, 1995
7. P. Cignoni, L. De Floriani, C. Montani, E. Puppo, R. Scopigno: Multiresolution Modeling and Visualization of Volume Data Based on Simplicial Complexes, Proceedings IEEE/ACM 1994 Symposium on Volume Visualization, Washington DC, October 1994, pp.19-26.
8. P. Cignoni, E. Puppo, R. Scopigno: Representation and Visualization of Terrain Surfaces at Variable Resolution, Scientific Visualization '95 (Proc. of the Inter. Symp., Chia, Italy), R. Scateni ed., World Scientific, 1995, pp.50-68.
9. P. Cignoni, C. Montani, R. Scopigno: Visualization of Multiresolution Irregular Volume Datasets, Workshop on Multidimensional Data Representation, Rome (Italy), July 6-8, 1994.
10. P. Cignoni, R. Perego, R. Scopigno: Parallel Tetrahedral Grids Construction, Workshop on Computational Steering - Interactive Grids Generation, Rome (Italy), September 28-30, 1994.
11. C. Montani, R. Scateni, R. Scopigno: Decreasing Iso-Surface Complexity via Discretized Fitting, I.E.I. - C.N.R. Report B4-37-11-95, Nov. 1995, pp.31 (submitted paper).
12. P. Cignoni, C. Montani, E. Puppo, R. Scopigno: Multiresolution modeling and visualization of volume data, I.E.I. - C.N.R. Report B4-41-12-95, Dec. 1995, pp.34 (submitted paper).
13. P. Cignoni, C. Rocchini, R. Scopigno: METRO: measuring error on simplified surfaces, I.E.I. - C.N.R. Report B4-01-01-96, Jan. 1996, pp.12 (submitted paper).

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