Grafica 3D per i beni culturali
Laurea magistrale in Informatica Umanistica, anno accademico 2010/2011
Docente: Matteo Dellepiane e lo staff del Visual Computing Lab, ISTI-CNR
Le tecnologie 3D hanno avuto un grande sviluppo negli ultimi 10
anni: uno dei principali campi di applicazione è da sempre il settore
dei Beni Culturali. L'obiettivo del corso è fornire agli studenti una
panoramica dei diversi approcci possibili per ottenere modelli
tridimensionali partendo da dati "reali" (come misurazioni o
fotografie). Gli studenti verranno a contatto con le tecnologie di alto
livello (Scansione 3D) e con le emergenti alternative "low-cost"
(modellazione e generazione di geometria da immagini). Il corso sarà
principalmente applicativo: insieme a nozioni di tipo teorica saranno
sperimentati una serie di strumenti software (principalmente freeware e
open-source) che permetteranno agli studenti di poter continuare a usare
parte delle tecnonlogie anche a corso ultimato. Il corso si occuperà di
ricostruzione 3D automatica o assistita: non saranno trattate pertante
le tecniche di modellazione 3D classica.
Appelli d'esame
Compitino scritto
Martedì 7 giugno 2011, ore 10, aula D3
Risultati del test
Il compitino sarà formato da una trentina di domande multi-risposta o a
risposta aperta breve (vedere ultima lezione per esempi). Il risultato
sarà un bonus/malus da zero a tre punti da applicare al voto del
progetto finale.
Se non si sostiene il compitino, in sede di
presentazione del progetto si dovrà rispondere a qualche domanda
inerente agli altri argomenti del corso. E' possibile comunque
rinunciare al voto del compitino e sostenere le domande, se il risultato
non fosse stato soddisfacente. Vi incoraggio quindi a presentarvi al
compitino, male non vi fa.
Appelli d'esame
Mercoledì 22 Giugno, ore 9, Aula L (Polo Fibonacci)
Mercoledì 27 Luglio, ore 9, Aula L (Polo Fibonacci)
L'esame consiste nell'applicazione di una delle tecniche di acquisizione
viste nel corso (3D Scanning, Modellazione assistita, Dense Stereo
Matching, PTM) su un oggetto di interesse per i beni culturali. Per la
presentazione del progetto è necessario portare una chiavetta USB (o CD o
disco esterno) contenente:
- una cartella con i dati utilizzati per il progetto (dati originali,
file intermedi, qualsiasi dato che dimostri il lavoro fatto)
- una piccola pagina web contenente almeno tre sezioni: una pagina di
presentazione (con visualizzazione del modello o snapshot accattivanti),
una pagina che descriva (in dettaglio) la procedura di acquisizione,
una pagina relativa al valore storico-artistico dell'oggetto acquisito,
con motivazioni (anche pseudo-inventate) sulla necessità di
un'acquisizione 3D.
L'esame consisterà in una breve presentazione della pagina web, e nella
risposta ad eventuali domande chiarificatrici da parte mia. Raccomando
la descrizione particolareggiata della vostra esperienza di
acquisizione: anche gli errori e i diversi tentativi dimostrano il
vostro impegno e lavoro. L'utilizzo "avanzato" degli strumenti visti
durante il corso (MeshLab, WebGL, HDR...) è titolo di merito. Nel caso
che non sia stato effettuato o superato il compitino, ci saranno alcune
domande sul resto degli argomenti del corso.
I primi due appelli d'esame saranno fissati nelle date qui sopra, da
settembre in poi sarà possibile sostenere l'esame presso il mio ufficio
al CNR, previo appuntamento. Gli esami sono sempre pubblici, quindi se
volete sapere se ho esami in programma da settembre in poi, potete
chiedermelo via mail e venire ad assistere. Nei periodi dal 26 al 29
giugno e dal 16 al 24 luglio sarò fuori Pisa, quindi per
domande, visite e consulenze organizzatevi per tempo.
Situazione progetti anno 2011
Progetti assegnati
Abdel Maaboud Tamer Statua Mazzini
Corsi Patrizia Bagni Nerone
Duranti Daniele Porta ? a Livorno
Figuccia Salvatore Porta ? a Firenze
Filidei Dario Pal Medici 1/2
Landini Laura Busto di Fontana
Nomellini Federico S. Francesco (facciata)
Parodi Andrea S. Matteo
Romina Giselle Valdez Pal. Medici 2/2
Santangelo Antonella S. Zeno
Tanca Camilla PTM piccoli oggetti
Tornaboni Francesco Oggetto medio-piccolo (?)
Verducci Daniel Braccio per PTM automatica
Leoni & Isca Cittadella
Landini & Orrù Chiesa di S. Caterina e Palazzo Blu
Progetti proposti da assegnare
Piazza Mazzini lato nord
Piazza Mazzini lato est
Piazza Cairoli lato nord
Piazza Cairoli lato ovest
Piazza Cairoli lato est
Piazza Cairoli monumento
Requisiti per il corso
- Discreta conoscenza dell'inglese: i software utilizzati e parte del
materiale per le lezioni sarà in lingua inglese.
- Laptop o desktop personale: parte delle lezioni sarà dedicata a
tutorial e laboratori sul processamento dei dati. E' pertanto
consigliabile avere un portatile o un computer a casa su cui poter
installare i software.
- Nozioni base di informatica, conoscenza base dell'html per il progetto
finale.
- Voglia di "smanettare" sui dati...
Programma del corso
Qui di seguito ecco le lezioni già concluse:
22 Febbraio 2011: Introduzione. Slides
23 Febbraio 2011: 3D e rendering. Slides
1-2-8 Marzo 2011: 3D scanning, tecnologie. Slides 1 - Slides 2
9 Marzo 2011: 3D scanning, due esempi di scansione. MeshLab Basics. Slides 1 - Slides 2
15-16 Marzo 2011: Tecnologie per la ricostruzione di modelli 3D da immagini (by Marco Callieri) Slides
22-23 Marzo 2011: Mesh Processing with MeshLab Slides
29 Marzo 2011: Mesh Processing with MeshLab, seconda parte Slides
30 Marzo 2011: Dense Stereo Matching, introduzione Slides
5 Aprile 2011: Dense Stereo Matching, Arc3D Slides
6 Aprile 2011: Dense Stereo Matching, Photosynt Toolkit Slides
12 Aprile 2011: Dense stereo matching, processing finale del modello Slides
19 Aprile 2011: ReLightable images Slides
20 Aprile 2011: Advanced Visualization Slides
20 Aprile 2011: Esame finale, descrizione e indicazioni Slides
27 Aprile 2011: High Dinamic Range Imaging (by Francesco Banterle) Slides
3 Maggio 2011: 3D Imagery (by Marco Callieri) Slides
4 Maggio 2011: Esempi di progetti nell'ambito del 3D per i Beni Cultuali Slides
10 Maggio 2011: Acquisizione pratica di PTM Slides
11 Maggio 2011: Il colore nel 3D Slides
18 Maggio 2011: WebGL Slides
25 Maggio 2011: Lezione finale, wrap up e hints sull'esame Slides
Risorse software
Photosynth toolkit 3 Download
PTM Builder Download
RTI Viewer Sito
Dataset vari
3D Scanning 1 Laurana_scan
3D Scanning 2 Tartaruga_scan
Mesh Processing Esempi per mesh processing
Mesh Processing - 2 Esempi per mesh processing - 2
Test per verifica Mesh Processing in MeshLab! Slides
Arc3D Datasets Datasets per Arc3D
Dense Stereo Matching: modelli per processing Download
Esempi di PTM Download
Esempio di Viewer di modelli 3D con SpiderGL Download
IMPORTANTE: in un conato di bontà ho pensato di cominciare a fare un po' di documentazione di MeshLab sotto forma di Video Tutorial. Per questo è nato un Canale Youtube (qui) che verrà aggiornato cercando di seguire i principali argomenti del corso. Chiunque vorrà contribuire con materiale è un grande.
I principali argomenti trattati saranno:
Introduzione, presentazione, overview
Introduzione alla grafica 3D
3D vs 2D; modelli di rappresentazione; la pipeline di rendering
Scansione 3D: intro, teoria e pratica
Cosa è; sistemi di 3D scanning; teorie e tecniche di acquisizione; processing dei dati
Concetti di mesh processing: teoria e pratica
Navigazione; cleaning; re-meshing; coloring...; laboratorio pratico con MeshLab
Advanced visualization
Shaders; multirisoluzione
Modellazione assistita da immagini: teoria e pratica
Basi di fotogrammetria; Image based modeling; Overview sui software commerciali; L’approccio Sketch-up; Laboratorio pratico Sketch-up
Ricostruzione 3D da immagini; intro teoria e pratica
Dense stereo matching
Arc3D e Bundler; Processare i dati; Laboratorio pratico
Il colore in acquisizione: intro, teoria e forse pratica
Cos’è il colore; BRDF e simili; Image alignment; Color projection; Texture mapping and color per vertex; Laboratorio con MeshLab
RTI, intro teoria
Relightable Images; Polynomial Texture Maps; Acquisizione ed esempi
WebGL e 3D su web
Presentazione casi di studio e risultati
Photocity; 3D Warehouse di Google; Cenobium; Overview dei progetti del Visual Computing Lab
Modalità di esame
La prova di esame consisterà in piccolo progetto pratico di
ricostruzione 3D, usando una delle tecnologie presentate nel corso. I
progetti saranno proposti dal docente o dagli studenti.
Vi sarà inoltre un breve test sugli argomenti del corso, che dovrebbe
fornire un bonus/malus di alcuni punti da aggiungere o togliere al voto
assegnato al progetto.
Materiale e link
Le dispense dell'esame dovrebbero essere sufficienti a superare l'esame.
Ulteriori indicazioni per articoli o risorse web di possibile utilità
saranno fornite durante il corso.
Ecco alcuni link utili relativi alle tecnologie e ai software usati nel
corso:
- MeshLab,
a freeware tool for mesh processing
- MeshLab
stuff, utile blog
- Il sito del Visual
Computing Lab, con contatti e descrizione delle attività
- Arc3D, webservice
per la ricostruzione 3D a immagini
- Bundler:
Structure from Motion (SfM) for Unordered Image Collections
- Photocity:
capture the world one photo at a time
- Cenobium: i
capitelli dei chiostri Romanici in Europa
- Matteo
Dellepiane, sito personale: ci siete già dentro!
Contatti
Matteo Dellepiane
Visual Computing Lab, ISTI-CNR
Via G. Moruzzi 1, 56124 Pisa (PI)
Tel: 0503152925
Mail: dellepiane@isti.cnr.it
