Droni, aerei e fotogrammetria: come Skycrab digitalizza il patrimonio storico e culturale by Sketchfab

Intervista richiesta da Sketchfab a Skycrab - @Sketchfab 

Sketchfab è una piattaforma per pubblicare, condividere, scoprire, acquistare e vendere contenuti 3D, VR & AR.

Qui potrete trovare l'intervista originale in inglese.

Eccovi la traduzione in Italiano:

Chi è Skycrab:

Ciao, siamo Alessandro Monti e Federico Risi di Skycrab, azienda italiana che si occupa di fotogrammetria con droni. Entrambi abbiamo iniziato a lavorare con questa tecnologia durante i nostri corsi universitari alcuni anni fa.

Federico, che ha studiato Architettura al Politecnico di Milano, ha lavorato ad un progetto per la ricostruzione digitale ed analisi tecnica di un famoso borgo Italiano situato in un'antica valle in provincia di Bergamo al fine di mostrare le potenzialità della fotogrammetria per studiare i piani di conservazione architettonica.

Clicca qui per navigare il modello 3D del Borgo di Cornello dei Tasso - BG.

Alessandro, ha studiato Gestione Ambientale all’ Università di Copenaghen e ha condotto un progetto di ricerca per creare il modello tridimensionale di un parco regionale italiano come strumento per riorganizzare e ottimizzare i censimenti delle popolazioni di ungulati.

Dopo le nostre esperienze universitarie abbiamo iniziato a collaborare all’interno di Skycrab insieme a Carlo Facchetti (pilota commerciale di aerei).

Con Skycrab forniamo servizi legati al rilievo fotogrammetrico e svolgiamo corsi su Agisoft Metashape, il software che utilizziamo per molti dei nostri lavori.

Il progetto:

Qualche mese fa i nostri modelli sono stati notati dal Comune della nostra provincia, Bergamo, che ha deciso di supportarci nel progetto di ricreare una versione digitale di ogni sito storico e culturale del nostro territorio.

Il modello tridimensionale ad alta definizione del Monastero di Astino è stato realizzato con lo scopo di promuovere la conservazione digitale del patrimonio storico e culturale.

Questi modelli digitali, grazie alla loro ricchezza di informazioni e alla facilità con cui possono essere consultati e interpretati, sono estremamente utili per la creazione di un archivio digitale del patrimonio storico che può essere conservato e studiato nel caso in cui siano sottoposti a qualsiasi tipo di danno causato dal tempo o da calamità naturali.

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Skycrab ha già ricreato digitalmente vari edifici storici e borghi medievali, come il Monastero Benedettino di Valmarina (BG) e il Borgo di Pagliari (BG).

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Metodologia:

Per ottenere le immagini necessarie all'elaborazione di tali modelli, abbiamo utilizzato un piccolo drone del marchio DJI, il Mavic 2 Pro.

Anche con le sue piccole dimensioni (appena 900 g) questo quadricottero monta una telecamera con sensore da 1 pollice con 20 megapixel, che ci permette di ottenere immagini di alta qualità.

A causa della complessità della struttura il drone è stato pilotato manualmente per raccogliere i dati dei prospetti e del cortile interno. Per l'intera area e la sommità dell'edificio abbiamo pianificato un volo automatizzato con l'app DJI GS PRO.

Per ottenere i migliori risultati possibili, abbiamo impostato la sovrapposizione delle immagini tra il 70% e l'85%, in base alla complessità dell'area fotografata. La parte più difficile è risultata essere il porticato dove abbiamo dovuto mantenere una sovrapposizione molto alta per ricostruire tutto il pilastro. Per un edificio così complesso abbiamo dovuto raccogliere circa mille fotogrammi.

Per generare un modello metricamente corretto, abbiamo raccolto 15 punti di controllo con una stazione totale e 9 punti di controllo con una stazione GNSS.

Una volta raccolti i dati, abbiamo caricato le immagini nella nostra workstation dedicata all’elaborazione fotogrammetrica.

Per generare il modello 3D, abbiamo utilizzato il software Metashape, dell'azienda russa Agisoft.

Il nostro flusso di lavoro generale prevede un primo controllo della qualità delle immagini, utilizzando lo strumento di stima della qualità delle immagini del software. In caso di foto di bassa qualità, se possibile, cerchiamo di acquisire nuove immagini il prima possibile per assicurarci che le condizioni di luce non siano cambiate troppo. La luce è una condizione molto importante da monitorare durante lunghe campagne di raccolta dati perché i diversi posizionamenti delle ombre, dovuti allo spostamento del sole,  possono influenzare negativamente il software durante il processo di allineamento.

Dopo aver verificato la qualità dei dati, il passo successivo è il processo di allineamento delle immagini che porta alla generazione della nuvola di punti sparsa, che verrà seguita dalla generazione di una nuvola di punti densa fino all’ottenimento di una mesh tridimensionale (il modello 3D).

Dopo aver generato il modello 3D, sovrapponiamo i punti ottenuti con la stazione totale e la stazione GNSS sulle immagini.

Infine, ottimizziamo i nostri elaborati sulla base dei punti di controllo precedentemente posizionati, generando una nuova nuvola di punti geo rettificata da cui svilupperemo un nuovo modello tridimensionale metricamente corretto.

Prima di caricare il modello su Sketchfab, in genere lo importiamo in Meshlab dove miglioriamo la qualità del modello pulendo tutte le imperfezioni presenti e perfezionando la struttura dei poligoni.

Una volta completati tutti questi passaggi, siamo finalmente pronti per caricare online il nostro modello. Prima di pubblicarlo, attraverso gli strumenti di editing di Sketchfab, abbiamo ottimizzato la posizione, corretto le luci e le ombre e verificato il parametro della texture per proporre la  migliore visualizzazione possibile.

Conclusione:

Siamo lieti di contribuire a questo progetto per creare un archivio digitale del patrimonio storico e artistico del nostro territorio.

Considerando anche il triste evento recente accaduto a Notre Dame, riteniamo che promuovere la conservazione digitale di tali edifici sia di estrema importanza.