Analisi e riconoscimento di caratteristiche morfologiche di oggetti tridimensionali

Unità Operativa: Istituto per la Matematica Applicata del CNR
Area della Ricerca
Via De Marini 6, 16149
Genova

Responsabile: Dott.ssa Bianca Falcidieno
tel. 010/6475667
fax 010/6475660
email: falcidieno@ima.ge.cnr.it

Collaboratori:

Descrizione della ricerca

Definizione di una rappresentazione della superficie di un manufatto basata sulle caratteristiche di forma principali anziche' sulla codifica dell'intero insieme di entita' geometriche rilevate.
Questo approccio permette di superare la limitazione insita nei modelli geometrici tradizionali (griglie regolari, mappe di curve di livello, triangolazioni) che non evidenziano gli elementi con un preciso significato morfologico, quali ad esempio buchi, fenditure, linee di rilievo, ecc.
L'obiettivo e' quello di organizzare invece l'informazione in modo dipendente dal contenuto informativo rispetto alla forma della superficie, ossia definire un livello di rappresentazione piu' alto rispetto ai dati originali (maggiori dettagli nelle pubblicazioni 1, 2).
In particolare, l'analisi delle proprieta' morfologiche puo' essere utilizzata per la classificazione ed il riconoscimento di reperti in base a particolari caratteristiche, e puo' inoltre essere d'aiuto nella modellazione e visualizzazione dei reperti stessi a diversi livelli di risoluzione.

Strumenti e metodologie

Vengono studiate tecniche per l'analisi automatica delle caratteristiche di forma di superfici a partire da diversi modelli di rappresentazione dei dati originali (griglie regolari, punti irregolarmente distribuiti, mappe di curve di livello).
Per ciascuno dei tre modelli di rappresentazione sono state messi a punto metodi di analisi morfologica fondati su deduzioni di tipo geometrico (geometric reasoning) (riferimento n.4).
Nel caso della griglia regolare, il riconoscimento delle caratteristiche di forma e' basato sul raffronto tra l'elevazione di un punto di rilevamento e i suoi adiacenti. Nel caso di rilevamenti irregolarmente distribuiti e rappresentati da un modello a faccette triangolari, vengono riconosciuti insiemi di triangoli che costituiscono regioni con caratteristiche di curvatura uniformi (regioni concave, convesse, piane, di sella); esse vengono determinate per mezzo di un'analisibasata sullo studio del tipo di adiacenza tra primitive geometriche del modello.
Infine, la caratterizzazione su mappe di curve di livello avviene applicando tecniche derivate da proprieta' della Medial Axis Transformation.
La quantita' dei rilevamenti originali e le proprieta' dei metodi utilizzati per l'analisi hanno anche portato alla definizione di tecniche per l'elaborazione parallela, in particolare su rete di workstation.
I risultati di questa sperimentazione sono riferiti nella pubblicazione n.3.

Risultati ottenuti

Le metodologie individuate sono state sperimentate per l'identificazione delle irregolarita' di forma della superficie di alcuni conci di pietra del Teatro Romano di Aosta.
Il caso campione, scelto sotto la guida della Sopraintendenza di Aosta, e' costituito dal rilievo, con tecniche fotogrammetriche di due facce di un concio, rappresentate mediante informazioni di diverso tipo: Dopo un primo passo di analisi di validita' dei dati, si sono applicate le tecniche descritte per l'estrazione delle caratteristiche morfologiche salienti del rilievo.
Risultati particolarmente interessanti sono stati evidenziati proprio nelle zone piu' critiche, cioe' dove la superficie presenta particolari fenomeni di alterazione e corrosione, con la presenza di concavita' e fenditure.
La figura 1 (64K) rappresenta i dati originali di una delle facce elaborate, mentre le figure 2 (64K), 3 (32K) e 4 (24K) mostrano le caratterizzazioni ottenute con le diverse tecniche. In figura 2 (64K) appare il risultato ottenuto analizzando direttamente la triangolazione che rappresenta la superficie, la figura 3 (32K) mostra il risultato dell'analisi sulla griglia regolare mentre in figura 4 (24K) e' illustrato il dettaglio morfologico di una fenditura riconosciuta analizzando la mappa di curve di livello.

Riferimenti bibliografici

  1. C.Pienovi, M.Spagnuolo, "Handling Discrete Surfaces by Analysis and Simulation", Computer and Graphics, Special Issue on Spatial Data Handling, Vol.18, n.6, 1994.
  2. M.De Martino, A.Sanguineti, M.Spagnuolo, "Caratterizzazione morfologica di superfici: dal modello geometrico al modello concettuale", Convegno AICA'94, Palermo, 1994.
  3. G.Brunetti, A.Clematis, B.Falcidieno, A.Sanguineti, M.Spagnuolo, "Effective Parallel Programming for Spatial Analysis: an Experience using a Network based Approach", Proc. 7th Conf. on Parallel and Distributed Computing Systems, Las Vegas, 1994.
  4. M.De Martino, B.Falcidieno, C.Pienovi, A.Sanguineti, M.Spagnuolo, "Morphological Characterization of Discrete Surfaces", Aspects of Information Presentation and Processing, Roma, 1994.

Pubblicazioni U.O.

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