La fotomodellazione per il rilievo architettonico: metodologie, potenzialità e criticità

Questo articolo vuole approfondire la tematica della fotomodellazione applicata all’architettura, in particolare ad edifici porticati, descrivendo ogni passaggio necessario per ottenere un modello tridimensionale texturizzato dal reale tramite un set fotografico.
Le potenzialità e le criticità di questo metodo sono messe in evidenza attraverso la presentazione di un caso di studio sviluppato nell’ambito di una ricerca coordinata dal Dipartimento di Architettura dell’Università di Bologna.



Modello 3D texturizzato di palazzo Felicini ottenuto tramite fotomodellazione

INTRODUZIONE
Il presupposto di ogni intervento su beni esistenti è senza dubbio la conoscenza del bene stesso. In ambito architettonico o archeologico, in particolare, i manufatti devono essere rilevati e studiati nel loro insieme complesso e articolato essendo ben consci del loro essere risultato di una stratificazione di interventi ognuno eseguito con le tecniche e i materiali propri di quel periodo storico. Le moderne tecniche di rilievo spaziano dalla fotogrammetria, al rilievo con stazione totale, alla scansione laser, ecc. Negli ultimi anni sta entrando prepotentemente a far parte del workflow standard la fotomodellazione come supporto al rilievo. Questo metodo può essere considerato come un’evoluzione della fotogrammetria classica, in quanto sfrutta gli stessi principi della fotogrammetria, ma la fase di riconoscimento dei punti omologhi viene automatizzata mediante l’implementazione di algoritmi di computer vision (Leonardo Paris, 2012).
La fotogrammetria è quella disciplina, ricadente nell’ambito del rilievo strumentale indiretto, attraverso cui è possibile ricostruire la forma geometrica di un contesto territoriale, urbano o architettonico, tramite una o più immagini fotografiche. K.B. Atkinson la definisce come “la scienza, e l’arte, di determinare la dimensione e la forma di oggetti come risultato dell’analisi di immagini registrate su film o supporti elettronici” (2001) Il termine fotomodellazione invece nasce per definire un metodo di modellazione tridimensionale automatizzato che si basa sui sistemi di rilievo fotogrammetrico e stereofotogrammetrico eseguiti tramite cattura ed elaborazione digitale di set fotografici. La differenza, seppur minima, è lampante fin dalla denominazione, la prima si riferisce all’insieme di costruzioni e algoritmi matematico-geometrici che dalla fotografia portano alla misura e poi al disegno, la seconda si riferisce al processo metodologico che porta dalla fotografia al modello 3D finito. In prima istanza verrebbe da pensare alla fotomodellazione come ad un metodo definitivo e miracoloso, che da un semplice set fotografico genera un modello tridimensionale texturizzato, completo e scalato. Purtroppo non è così, è corretto pensare alla fotomodellazione come ad un metodo con un alto grado di automatizzazione, che semplifica grandemente il processo generativo del modello 3D, ma è necessario affiancare a tutto il processo una forte componente di interpretazione critica da parte di un operatore. È da tener ben presente che applicare la fotomodellazione alla ricostruzione 3D di edifici obbliga l’utilizzatore a uno sforzo di interpretazione che coincide necessariamente con la comprensione delle forme architettoniche che lo compongono (Marco Gaiani 2011).
Nonostante la fotomodellazione non sia un metodo completamente automatizzato come si potrebbe pensare, ma necessiti della supervisione di un tecnico competente, è indubbio che la generazione di un modello tridimensionale descrittivo dei caratteri formali e materico-superficiali dell’edificio diventa un’operazione alla portata di tutti, anche senza strumentazioni sofisticate, in quanto bastano una macchina fotografica, un personal computer e i software per l’elaborazione. Il procedimento, in linea generale, per ottenere un modello di un oggetto esistente consiste nello scattare una serie di fotografie dell’oggetto da diversi punti di vista, caricarle in un apposito software, processarle tramite una serie di algoritmi automatizzati, in modo da ottenere un modello tridimensionale completo di textures. Ci sono sempre più software sul mercato atti a processare fotografie per generare un modello tridimensionale, alcuni addirittura opensource o freeware. Questa grande offerta a prezzi accessibili ci fa capire quanta ricerca e sperimentazione stia avvenendo in questo ambito, forse per affiancare la forte domanda generata dall’avanzamento delle tecnologie di stampa 3D o semplicemente perché gli hardware dei personal computer hanno raggiunto un livello di avanzamento tale da permettere la diffusione di software che, seppur di facile utilizzo, necessitano di una elevata potenza di calcolo. La ricostruzione dell’oggetto può essere ottenuta seguendo un approccio composto dalle seguenti operazioni: calibrazione della camera, estrazione dei punti, orientamento delle immagini (appaiamento dei punti), ricostruzione della superficie, interpolazione della superficie, texture mapping, archiviazione digitale, visualizzazione. Ogni step deve essere verificato in maniera critica dall’operatore prima di procedere con il successivo per poter ottenere il miglior risultato possibile. Una volta familiarizzato con questo metodo si può sfruttare in diverse situazioni grazie alla sua grande versatilità, per esempio si può sfruttare per compiere rilievi di fortuna in condizioni di assenza di attrezzature specializzate, oppure procedendo in casi di assenza di ufficialità (Mirco Pucci 2013). Può essere scelto come metodo di rilievo univoco laddove sia necessario ottenere un modello texturizzato in breve tempo, google l’ha scelto per modellare gli edifici dei principali centri abitati nelle sue piattaforme di mappe online. Può essere scelto come metodo di supporto al rilievo diretto per estrarre i fotopiani dei prospetti, dei pavimenti e dei soffitti, oppure può essere affiancato a rilievi eseguiti con strumentazioni più sofisticate semplicemente perché fornisce informazioni di diversa natura.
 
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