Layout 2 - Istituto Nazionale di Ottica

_
scanner multispettrale
L’analisi ad immagine multispettrale nel VIS consente la caratterizzazione spettrale punto per
punto di superfici estese e trova applicazione sia nella documentazione dello stato di conservazione
sia nella diagnostica di superfici dipinte. L’elaborazione dei dati multispettrali, basata sul calcolo colorimetrico o sull’analisi multivariata, permette per esempio il monitoraggio delle variazioni di colore e
spettro legate a interventi di restauro o condizioni ambientali come pure la formulazione di ipotesi
circa la natura dei materiali componenti lo strato pittorico.
Lo scanner sviluppato è basato su uno spettrofotometro veloce non a contatto per la misura su
singolo punto del fattore di riflessione spettrale secondo la normativa CIE per la configurazione 45°/0°.
Il dispositivo consente la scansione di superfici di 1.5 m2 con una risoluzione spaziale di 16 punti/mm2 ad
una frequenza di campionamento di 500 Hz. L’acquisizione multispettrale di 32 immagini monocromatiche avviene nella regione spettrale del VIS da 380 a 800 nm, con una risoluzione spettrale di 10 nm.
_
scanner per riflettografia IR
e immagine a colori
La riflettografia infrarossa permette la visualizzazione di particolari nascosti dallo strato pittorico superficiale (disegno preparatorio, pentimenti, …), grazie alla
parziale trasparenza alla radiazione IR dei pigmenti che
lo compongono. Il risultato è una preziosa informazione sulle varie fasi di realizzazione dell’opera.
Lo scanner sviluppato (in collaborazione con la
ditta Falcon Instrument srl, www.falconinstruments.it)
acquisisce simultaneamente 4 immagini (R, G, B e IR di
lunghezza d’onda compresa tra 900 e 1700 nm) di
un’area massima pari a 1 m2 con una risoluzione spaziale di 16 punti/mm2 ad una frequenza di acquisizione di
500 Hz. Le tre immagini R,G, B, opportunamente combinate, generano l’immagine a colori, sovrapponibile,
pixel per pixel, all’immagine IR.
| ANALISI AD IMMAGINE
| ANALISI AD IMMAGINE
_
dispositivo per fluorescenza
UV multispettrale
La fluorescenza indotta da radiazione UV
discrimina le parti della superficie analizzata
(pittorica, marmorea, …) caratterizzate da
differente emissione nella regione spettrale del
visibile e consente di mettere queste differenze
in relazione a ritocchi, restauri o danneggiamenti
subiti dall’opera nel corso degli anni.
Il dispositivo a telecamera sviluppato
consente l’acquisizione multispettrale dell’emissione
di fluorescenza in 7 bande di larghezza 40 nm
FWHM nell’intervallo VIS da 400 a 700 nm.
La sorgente è una lampada di Wood opportunamente filtrata per eliminare la radiazione visibile
parassita in maniera più efficiente rispetto alle
sorgenti tradizionali.
L’acquisizione multispettrale, rispetto
alla tecnica fotografica tradizionale, restituisce
un’immagine di fluorescenza nella quale le disomogeneità superficiali sono meglio discriminate.
_
dispositivo per tomografia ottica coerente
La tomografia ottica coerente (OCT) è una tecnica interferometrica che fornisce sezioni stratigrafiche ad alta risoluzione spaziale di oggetti diffondenti o semi-trasparenti. Tipicamente impiegata
per applicazioni biomedicali che vanno dall’oftalmologia alla gastro-enterologia, essa impiega una
sorgente VIS o NIR la cui larghezza spettrale determina la risoluzione in profondità. Nel campo della
diagnostica dei dipinti, l’OCT consente, in maniera completamente non-invasiva, di misurare lo spessore della vernice e di monitorarne le variazioni per effetto, ad esempio, di interventi di restauro.
Il dispositivo sviluppato, in collaborazione con il LENS di Firenze, impiega una sorgente SLED
caratterizzata da una lunghezza d’onda centrale di 1550 nm ed un interferometro di tipo Michelson
in fibra ottica. La larghezza spettrale della sorgente di 100 nm garantisce una risoluzione in profondità di circa 10 µm. Il segnale all’uscita dell’interferometro è visualizzato in forma di mappa di profondità del campione.
_
scanner a tempo di volo
| RILIEVO TRIDIMENSIONALE
Un dispositivo a scansione
a tempo di volo è un sistema simile al
radar che impiega, al posto del suono,
una sorgente di luce pulsata. Per le sue
caratteristiche di volume di misura e
risoluzione spaziale esso è particolarmente adatto per il rilievo architettonico ed archeologico. Rispetto alla tecnica
fotogrammetrica tradizionalmente
impiegata per questo tipo di applicazioni, esso consente di acquisire velocemente un numero maggiore di punti
con risoluzione ed accuratezza migliori.
Lo scanner a tempo di volo
sviluppato lavora ad una distanza
variabile tra 2 e 30 m, con una risoluzione in quota dell’ordine di 1 cm ad
una velocità di acquisizione di 1.2 kHz.
_
scanner a riga laser
Il sistema a scansione a riga laser, basato sul principio della triangolazione ottica, combina un’elevata
risoluzione ad una buona versatilità, caratteristiche
che lo rendono particolarmente adatto al rilievo di
oggetti quali statue e reperti archeologici, o di dettagli di opere più grandi, quali modanature architettoniche e rilievi scultorei.
Lo scanner a riga laser sviluppato consente il rilievo di volumi dell’ordine di 30x30x30 cm3 ad una distanza di circa 50 cm, con risoluzione in quota di 50 µm.
_
micro-profilometro
La micro-profilometria laser è una tecnica
interferometrica che permette di effettuare il
rilievo di oggetti con risoluzione micrometrica in
un intervallo di quote dell’ordine di 1 cm. Da un
lato essa consente la misura dei dettagli più fini
di una superficie (quali ad esempio l’impronta
delle tele di trasporto o le tracce degli utensili
per la stesura della preparazione nei dipinti),
dall’altro, l’analisi statistica dei dati acquisiti permette lo studio ed il monitoraggio delle caratteristiche di rugosità di superfici dei più diversi
materiali (marmo, terracotta, film pittorici, …).
Il micro-profilometro sviluppato consente di
acquisire, con una risoluzione in quota di 1 µm,
aree di 30x30 cm2 con una risoluzione trasversale
massima di 20 µm ad una distanza di lavoro di
circa 4 cm.
| RILIEVO TRIDIMENSIONALE
_
STRUTTURE DI RICERCA
• Laboratori, c/o sede INOA,
Arcetri, Firenze
• Laboratorio di Metrologia Ottica,
ospitato presso i Laboratori
di Restauro dell’OPD
• Laboratori, c/o U.O. INOA di Lecce
• Laboratorio di Metrologia Ottica
di Venezia, ospitato dalla
Soprintendenza Speciale per il Polo
Museale Veneziano.
_
PRINCIPALI COLLABORAZIONI
Convenzioni con enti afferenti al
Ministero per i Beni e le Attività Culturali
• Opificio delle Pietre Dure, Firenze
• Soprintendenza Speciale
per Polo Espositivo Veneziano
• Soprintendenza Archeologica
della Toscana
Convenzioni con enti ed istituti di ricerca
• Centro di Servizi Interdipartimentali
di Rilievo Cartografia ed Elaborazione
(CIRCE), Istituto Universitario
Architettura di Venezia (IUAV) Venezia
• ISTI – Istituto di Scienza e Tecnologia
dell’Informazione, CNR, Pisa
• ISUFI – Università di Lecce
• ISTM – CNR, Perugia
Collaborazioni con enti ed istituti
di ricerca
• Dipartimento Beni Culturali,
Università di Lecce
• Dipartimento di Chimica Generale,
Università di Perugina
• Dipartimento di Fisica, Università
di Bologna
• Dipartimento di Ingegneria
Informatica, Università di Siena
• DSA GC - Dipartimento di Scienze
Ambientali - Sezione di Geochimica
Ambientale e Conservazione
del Patrimonio Culturale Lapideo Università di Siena
• Dipartimento di Scienze Biomedicali,
Università di Ferrara
• Ente Nazionale Energie Alternative
(ENEA)
• ICVBC-CNR, Firenze
• IFAC – Istituto di Fisica Applicata
Nello Carrara, CNR, Firenze
• INFN-LABEC, Università di Firenze
• LENS – Laboratorio Europeo
di Spettroscopia Non-lineare,
Sesto Fiorentino, Firenze
• MICC – Media Integration
and Communication Center Università di Firenze
Altre collaborazioni
•
•
•
•
•
•
Galleria degli Uffizi, Firenze
Galleria dell’Accademia, Firenze
Fabbrica di Palazzo Vecchio, Firenze
Musei comunali di Firenze
Galleria Borghese, Roma
Galleria Nazionale d’Arte Antica
di Palazzo Barberini, Roma
• Galleria dell’Accademia, Venezia
_
Gruppo Beni Culturali
CNR-INOA
Istituto Nazionale di Ottica Applicata
Largo E. Fermi, 6
50125 Firenze
tel. + 39 055 23081
fax + 39 055 2337755
U.O. INOA di Lecce
Via Barsanti sn, Arnesano
tel. + 39 0832 321816
Fax + 39 0832 420553
e-mail: [email protected]
http//arte.ino.it
__
tecnologie
ottiche per la diagnostica
di
__ beni culturali
INOA
GBC
CNR-INOA (Istituto Nazionale di Ottica Applicata) svolge attività di ricerca sulle tecnologie
ottiche per i Beni Culturali da circa trenta anni. Al suo interno opera su queste tematiche dal
1998 il Gruppo Beni Culturali (GBC). Le attività del GBC si sviluppano in due aree principali: analisi ad immagine e rilievo 3D. La ricerca è finalizzata allo sviluppo di metodologie ottiche
per la diagnostica e di dispositivi opto-elettronici.Tecniche e strumentazioni vengono sviluppati ed implementati all’interno di progetti di ricerca svolti in costante contatto e collaborazione
con l’Opificio delle Pietre Dure (OPD) e le istituzioni di tutela.
Nel 1998 il GBC apre il suo primo Laboratorio distaccato di Metrologia Ottica ospitato presso
i Laboratori di Restauro dell’OPD.
Il GBC è tra i promotori di LaRTeC - Laboratorio regionale pubblico-privato - Innovazione
tecnologica per la diagnostica, la conservazione, la valorizzazione e la fruizione del patrimonio
culturale (www.lartec.org), una infrastruttura di ricerca di dimensione internazionale in fase di
costituzione in Toscana.
tecniche di analisi ad immagine
L’analisi ad immagine offre sorprendenti possibilità di diagnostica e di studio delle opere d’arte: a
seconda della regione spettrale della radiazione utilizzata, le diverse tecniche consentono di ricostruire un’immagine dell’oggetto che contiene informazioni diverse rispetto a quelle che si possono avere
dalla semplice visione. Tutto questo riveste un’importanza straordinaria sia per quanto riguarda l’analisi dello stato di conservazione dell’opera, sia ai fini di una sua archiviazione e memoria storica.
La strumentazione e le tecniche sviluppate dal GBC permettono uno studio a largo spettro delle
opere d’arte. I prototipi realizzati utilizzano sorgenti UV, VIS o NIR consentendo vari tipi di analisi: da
osservazioni puramente qualitative ad altre capaci di discriminare e, in molti casi, identificare la natura dei pigmenti utilizzati nei dipinti o ancora di mostrare particolari nascosti dallo strato pittorico
superficiale quali disegno preparatorio e pentimenti nei dipinti antichi.
metodi per il rilievo tridimensionale
Il rilievo della forma costituisce un prezioso contributo all’analisi ed al monitoraggio dello stato
di conservazione degli oggetti di interesse storico-artistico. Le tecniche ottiche per misurare la forma,
associate alle più recenti tecnologie digitali di analisi dati, permettono l’acquisizione di mappe topografiche e l’elaborazione di modelli tridimensionali le cui applicazioni spaziano dal restauro digitale
alla realizzazione di complessi scenari di realtà virtuali, dalla creazione di archivi digitali alla realizzazione di copie senza necessità di eseguire il calco.
Per il rilievo tridimensionale il GBC ha sviluppato una serie di strumenti volti a coprire un largo
spettro di volumi di misura con differenti risoluzioni, consentendo così l’acquisizione della morfologia
superficiale di una varietà di oggetti che vanno dalla struttura architettonica al reperto archeologico
di piccole dimensioni, dalle statue ai dipinti. Per la gestione dei dati 3D, il GBC si avvale della collaborazione del Visual Computing Laboratory dell’ISTI-CNR di Pisa.