SISTEMI A SCANSIONE 3D Dicembre 2011 

  DEFINIZIONE E PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO Uno  scanner  3D  può  essere  definito  come  uno  strumenti  in  grado  di  registrare  coordinate tridimensionali  di  punti  regolarmente  distribuiti  su  una  porzione  di  superficie  di un  oggetto,  in modo automatico e con elevata densità.  Alcune proposte di classificazione si basano sul principio della misura della distanza, distinguendo sostanzialmente tra sistemi distanziometrici e sistemi a triangolazione. Spesso questa distinzione è stata  fatta  coincidere  sia  con  il  livello  di  precisione  raggiungibile  che  con  il  range  operativo  e quindi, forse un po’ forzatamente, con il campo di utilizzo. 

  

Principi di misura della distanza  Sistemi a tempo di volo (T.o.F., Time of Flight) Molti laser scanner basano la misura della distanza sul principio del tempo di volo, che consente di effettuare misure  fino  a  centinaia  di metri,  con  precisioni  sub‐centimetriche.  Possono  essere acquisiti punti distanti fino ad un chilometro (Optech, Riegl), mantenendo la precisione nell’ordine del centimetro. Viene accuratamente misurato il tempo di volo che trascorre tra l’emissione della pulsazione laser, riflessa dall’oggetto, e il suo ritorno al sensore. Conoscendo la velocità della luce e moltiplicandola per  la  metà  del  tempo  di  volo  trascorso  tra  emissione  e  ricezione  si  ottiene  la  distanza dall’oggetto. Un  vantaggio  dell’impiego  di  impulsi  laser  è  dato  dalla  possibilità  di  trasmettere  una  notevole quantità di energia in un breve intervallo di tempo, limitando così l’influenza del rumore di fondo. Per contro, per ottenere misure accurate della distanza, è necessario ricorrere ad  impulsi molto brevi, che non possono quindi trasportare una grande quantità di energia. Il problema fondamentale dei sistemi di misura basati sul tempo di volo consiste nel determinare esattamente  il momento di arrivo del segnale riflesso;  la precisione nella misura della distanza è quindi  influenzata  dalla  qualità  dello  strumento  impiegato  per  la  determinazione  del  tempo trascorso e dal processamento del segnale: i principali parametri che entrano in gioco nel definire il rapporto tra precisione ed intensità sono la distanza, l’angolo di incidenza, le caratteristiche della superficie. Il problema della determinazione della distanza, puo’ essere ricondotto a: 

D=(v*t)/2 dove: 

D è la distanza da calcolare; v è la velocità di propagazione dell’impulso laser; 

t è l’intervallo di tempo trascorso tra l’emissione dell’impulso e la sua ricezione.  

Sistemi a differenza di fase (Phase shift) Altri strumenti ricorrono, per la misura della distanza, alla discriminazione di fase: lo scanner emette un’onda modulata e la distanza è calcolata confrontando la fase dell’onda emessa con quella ricevuta dopo la riflessione sulla superficie dell’oggetto.  

Questa classe di strumenti ha generalmente una portata più limitata di quelli a tempo di volo ma una  velocità  di  scansione  anche  nettamente  superiore.  Per  questo  motivo  alcuni  scanner  a differenza di  fase  sono utilizzati  in  applicazioni dinamiche  (su piattaforme  in movimento:  treni, auto, ecc.), in sinergia con altri sensori per consentire la referenziazione dei dati. 

 Gli stumenti che analizzano, per  la misura della distanza, sia  il tempo di volo che  la differenza di fase vengono complessivamente definiti scanner distanziometrici, o ranging scanner.  In entrambi  i  sistemi  la misura della distanza avviene  in  corrispondenza di direzioni azimutali e zenitali predefinite,  generalmente  secondo passi  angolari  costanti. Generalmente  il  raggio  laser viene  riflesso  da  un  sistema  di  specchi  rotanti.  Le  due  soluzioni  meccaniche  adottate  per alleggerire il più possibile le parti in movimento sono costituite da una testa rotante che emette il laser e da uno specchio che ruota nella direzione ortogonale o da un emettitore fisso e una coppia di specchi rotanti. Il sistema di controllo dei movimenti angolari del raggio laser influenzano sia la precisione di posizionamento dei singoli punti acquisiti, sia la velocità di scansione, sia la possibilità di inquadrare, con un’unica scansione, aree più o meno ampie.  

 

Principio di funzionamento degli scanner Riegl, serie VZ. Il segnale laser (1) è deflesso da uno specchio rotante (2) in modo da acquisire dati con un ampiezza fino a 100° secondo la verticale (1). Il campo di 

acquisizione in orizontale è invece di 360°, grazie alla rotazione della testa dello scanner (3) 

 [immagine da http://www.riegl.com/nc/products/terrestrial‐scanning] 

Con “campo di acquisizione” si indica l’area rilevabile con una singola acquisizione; si esprime con un  valore  angolare  relativo  al piano  verticale – ovvero  “l’altezza” del  campo – ed uno  al piano orizzontale, che nella pressochè totalità degli scanner coincide con la rotazione attorno ad un asse. 

Campo di acquisizione: a sinistra, schema di uno scanner analogo a quello illustrato nella figura precedente: per acquisire la porzione di superficie sopra allo scanner (come nel caso di una volta) la testa dello strumento deve essere inclinata; a destra, acquisizione di tutte le superfici in vista rispetto al centro 

strumentale, con la sola esclusione della porzione occupata dal treppiedi. 

 

 STRUMENTAZIONE Gli  scanner distanziometrici operano  in modo analogo a quello di una  stazione  totale: entrambi determinano la posizione di un punto nello spazio tramite le sue coordinate polari (un angolo sul piano  orizzontale,  uno  sul  piano  verticale  e  una  distanza  nello  spazio),  successivamente trasformate in coordinate cartesiane. La differenza sostanziale è che nel caso della stazione totale il  punto  misurato  è  collimato,  e  quindi  “scelto”  a  priori  dall’operatore,  mentre  lo  scanner campiona lo spazio in modo denso ma acritico. 

L’andamento di una parete come viene rilevato con una stazione totale (in alto) e con uno scanner 3D (in basso). Nel primo caso le discontinuità sono individuate dall’operatore, che collima ogni punto da 

misurare; nel secondo caso la densità dei dati compensa la loro acriticità. Il dettaglio evidenzia che i punti scansionati, per quanto densi, non rilevano mai gli spigoli: la loro descrizione è quindi tanto migliore 

quanto più denso è il campionamento.  

Le  specifiche  tecniche  fornite  dai  produttori  spesso  non  sono  direttamente  confrontabili.  Le specifiche tecniche fornite dai produttori spesso non sono direttamente confrontabili. La Tabella seguente sintetizza le principali caratteristiche degli scanner attualmente più diffusi 

Modello Principio di misura *

Max FOV Campo inquadrato

Min/max range[m]

Precisione angolare

Precisione nella distanza

Camera

Leica Scanstation2

TOF 18.5 kg 270 × 360 0.3–300 0.003° 4 mm @ 50 m

integrated, 1 Megapx

Leica C10 TOF 13 kg 270 × 360 0.3–300 0.006° 4 mm @ 50 m

integrated, 4 Megapx

Leica HDS6200

PS 14 kg 310 × 360 0.4–79 0.007° 3mm @ 50 m

add-on optional

Riegl VZ- 1000

TOF 9.8 kg 100 × 360 2.5–1,350 0.0005° 8 mm @ 100 m

add-on optional

Riegl VZ-400

TOF 9.8 kg 100 × 360 1.5–350/600

0.0005° 5 mm @ 100 m

add-on optional

Optech ILRIS HD-ER

TOF 14 kg 40 × 40 (360 × 360)

3–2,000 0.003° 7 mm @ 100 m

integrated, 3.1 Mpx

Optech ILRIS

TOF 14 kg 40 × 40 (360 ×

3–3,000 0.004° 7 mm @ 100 m

integrated, 3.1 Mpx

HD-LR 360) Topcon GLS-1500

TOF 17.6 kg 360 × 70 1–330 0.006° 4 mm @ 150 m

integrated, 2 Mpx

Maptek I-Site 8800

TOF 14 kg 360 × 80 2.5–1,400 0.01° 10 mm integrated, 70 Mpx

Trimble GX 3D

TOF 13 kg 360 × 60 <350 - 7 mm @ 100 m

integrated videocam

Trimble CX

TOF & PS 12 kg 360 × 300 1–80 0.004° 2 mm @ 30 m

integrated

Faro Photon 120

PS 14.5 kg 320 × 360 0.6–120 - 2 mm @ 10 m

integrated

Faro Focus3D

PS 5 kg 305 × 360 0.6–20/120

- 0.6 mm @ 10 m, 0.95 mm @ 25 m

integrated, 70 Mpx

Z+F IMAGER 5006

PS 13.2 kg 310 × 360 0.4–79 - 0.7 mm @ 25 m

add-on optional

Basis Surphaser 25HSX

PS 11 kg 270 × 360 0.2–70 0.01° 1 mm @ 15 m

add-on optional

* TOF = Tempo di volo, PS = differenza di fase [Tabella tratta da: Remondino, F. Heritage Recording and 3D Modeling with Photogrammetry and 3D Scanning. Remote Sens. 2011, 3, 1104‐1138.]   Precisione angolare E’  legata alle caratteristiche costruttive dei vari strumenti ed,  in particolare, ai sistemi meccanici adottati  per  la  deflessione  dello  spot  laser  (generalmente  oscillazione  o  rotazione  di  specchi  o prismi). Nella determinazione delle coordinate cartesiane dei punti misurati vengono impiegati gli angoli spesso indicati come “direzione orizzontale” ed “elevazione” (anche se non tutti gli scanner riferiscono la coppia di angoli alla verticale). Ogni incertezza nella loro definizione comporta quindi un errore corrispondente ad uno spostamento del punto secondo una direzione perpendicolare a quella di misura.  

 Precisione angolare ed effetto nella determinazione di un punto 

 

 Precisione nella misura della distanza Come  avviene  nelle  stazioni  totali,  la  precisione  del  sistema  di  misura  della  distanza  è caratterizzata  da  una  componente  fissa  e  da  una  variabile,  direttamente  proporzionale  alla distanza stessa. In genere, gli strumenti a differenza di fase raggiungono portate inferiori a quelli a tempo di volo, ma con precisioni più elevate.  

Precisione nella misura della distanza ed effetto  

nella determinazione di un punto 

 Gli strumenti a differenza di fase offrono, generalmente, precisioni leggermente inferiori a quelle degli strumenti a tempo di volo. Possono peraltro essere ritenuti più vantaggiosi se si considerano altre caratteristiche, come per esempio la velocità di scansione (più elevata degli scanner a tempo di volo). 

 

Andamento qualitativo della precisone nel posizionamento di un punto di scanner a tempo di 

volo e a differenza di fase   

  

Risoluzione e “spot size” Il termine indica sia lo spazio che intercorre tra un punto misurato e quelli adiacenti, sia la capacità di uno scanner di descrivere dettagli geometrici di piccola dimensione sull’oggetto analizzato. Con la “risoluzione” di una scansione si esprime infatti la densità della nuvola di punti. La distanza tra punti successivi è selezionabile dall’operatore ed è espressa con un valore angolare oppure con una distanza lineare riferita ad una superficie sferica concentrica allo strumento. 

 Risoluzione di scansione: i punti rilevati con ogni scansione sono tra loro equidistanti rispetto ad una 

superficie sferica concentrica allo strumento. L’immagine illustra la distribuzione dei punti sulla superficie di un oggetto ed evidenzia la presenza di lacune (ovvero di mancanza di dati rilevati) causate da elementi 

sporgenti, che determinano, rispetto al centro strumentale, delle zone “d’ombra”. 

 

 A parità di risoluzione angolare, la densità dei punti rilevati sull’oggetto varia con la distanza e con 

l’inclinazione della superficie da rilevare rispetto allo strumento. 

 Bisogna  poi  ricordare  che  il  segnale  emesso  da  uno  scanner  non  è perfettamente  coerente  ed arriva sulla superficie da rilevare con un’area  finita. Lo “spot size” ha dimensione dell’ordine del mezzo  centimetro  a  distanze  di  10‐20 m.  Poichè  il  segnale  emesso  tende  a  divergere,  la  sua dimensione aumenta al crescere della distanza. E’ evidente l’inutilità di effettuare acquisizioni con passo  di  scansione  inferiore  alla  dimensione  dello  spot  laser  sull’oggetto.  Quanto  più  la dimensione  dello  spot  size  è  contenuta,  tanto  meglio  lo  strumento  impiegato  è  in  grado  di descivere i dettagli minuti.  

 L’area di impatto dello spot aumenta con la distanza dell’oggetto rilevato. L’immagine schematizza il comportamento dello scanner HDS 6000 (Leica Geosystems): il segnale è emesso con un diametro di 3 

mm e raggiunge dimensioni di 8 mm a 25 m e di 14 mm a 50 m. 

Lo stesso oggetto rilevato con strumenti con spot size di dimensione diversa: l’impatto del segnale in corrispondenza di una discontinuità netta produce un effetto detto “mixed pixel”: lo spot laser si 

distribuisce su superfici a distanza diversa dallo scanner e il risultato della misura è un punto che non appartiene alla superficie dell’oggetto. 

 A  titolo esemplificativo,  si  considerano nel  seguito  le  caratteristiche  tecniche del    laser  scanner HDS6000,  Leica  Geosystems.  Come  evidenziato  nello  schema  seguente,  ad  una  risoluzione “Medium” corrisponde un'acquisizione composta da 5000 x 2150 pti, cioè 10.75 milioni di punti. 

 Schematizzazione del sistema di riferimento sferico, proiettato sul piano, nel quale sono 

inizialmente acquisiti i dati. 

Esempio di scansioni acquisite con un campo di 360°x155°; la visualizzazione è in proiezione cilindrica sviluppata sul piano; il sistema di riferimento angolare è quello illustrato nella Figura precedente; il sistema di riferimento cartesiano intrinseco ha origine nel centro strumentale, asse Z verticale e orientamento della coppia XY casuale, determinato dal 

piazzamento dello strumento.   Caratterisiche della superficie Sono stati osservati errori sistematici, in alcuni casi di entità apprezzabile rispetto alla precisione di misura dello strumento valutato, legati alle caratteristiche materiche e cormatiche della superficie analizzata. Inoltre, una condizione operativa sicuramente svantaggiosa è quella che si presenta nel caso  di  acquisizioni  in  direzione  normale  a  superfici  estremamente  riflettenti  o  realizzando scansioni con lo strumento orientato contro luce. Poiché in entrambi i casi, a causa delle radiazioni di  disturbo,  i  punti  possono  essere  o  non  acquisiti  o  affetti  da  errori  grossolani  è  importante progettare adeguatamente  la successione delle scansioni  in particolare per  il rilievo di facciate di edifici.   Condizioni atmosferiche Le  condizioni  atmosferiche  a  cui  è  in  grado  di  lavorare  lo  strumento  consentono  intervalli  di accettabilità abbastanza ampi. Tuttavia c’è da notare che è sconsigliabile effettuare una scansione in  condizioni  estreme,  in  particolare,  valori  troppo  differenti  della  temperatura  potrebbero alterare la misura della distanza a causa della diversa densità dell’aria in due momenti di scansione abbastanza  lontani uno dall’altro. Non  ci  sono  finora  studi precisi  sull’influenza di  tali variazioni estreme. Per quanto riguarda  l’umidità  le conclusioni si possono trarre con maggiore certezza: è sicuramente  sconsigliabile  effettuare  delle  scansioni  con  tassi  di  umidità  molto  alti.  In  tali condizioni,  infatti,  le  goccioline  d’acqua  sospese  in  aria  o  sugli  oggetti  da  scansionare  possono fungere da finte superfici di riflessione per i raggi laser, alterando così in maniera imprevedibile la misura.   

 ACQUISIZIONE DEI DATI La geometria delle prese e  la  risoluzione di  scansione è di  volta  in volta progettata  in  funzione delle  caratteristiche  formali  e  dimensionali  degli  spazi  indagati.  Nel  preventivare  i  tempi  di acquisizione  è  importante  ricordare  che,  rispetto  all’esecuzione  delle  scansioni  vera  e  propria, sono prevalenti i tempi per lo spostamento del sensore, in particolare quando si debbano eseguire prese  anche  da  posizioni  sopraelevate  e  sia  quindi  necessario  predisporre  ponteggi  o  sfruttare sistemi  elevatori.  In  quest’ultimo  caso  è  però  fondamentale  assicurarsi  preventivamente  della stabilità del supporto. Oscillazioni anche minime dello scanner in fase di acquisizione comportano infatti irrecuperabili deformazioni della range map. 

 

 

Scansione realizzata da cestello elevatore (Gigante dell’Appennino, Parco Mediceo di Pratolino, Firenze) 

 

Nelle  applicazioni  architettoniche,  il  vincolo maggiore  talvolta  non  è  dato  tanto  dalla massima portata dello strumento quanto dalla necessità di operare in spazi ridotti.  

 

In alcune situazioni il posizionamento dello scanner deve tener conto della sua minima distanza operativa (interno dell’Edicola del Santo Sepolcro, Gerusalemme) 

 Negli  scanner distanziometrici  la geometria di acquisizione è generalmente  riconducibile ad una proiezione  centrale,  quindi  le  considerazioni  per  l’acquisizione  di  una  range map  soddisfacente sono analoghe a quelle per  la presa di una buona fotografia. Come  in ogni compagna fotografica che intenda documentare in modo esaustivo spazi articolati, è generalmente necessario realizzare più acquisizioni, da punti di vista differenti. Questo consente,  in primo  luogo, di registrare  i dati relativi  alle  zone  di  sottosquadro,  acquisendo  una  documentazione  quanto  più  possibile uniformemente distribuita sull’oggetto. Inoltre, occorre considerare che  la condizione ottimale di misura è quella di ortogonalità: prese molto defilate consentono di acquisire superfici più estese, ma  con  dati  di  qualità  inferiore  (minore  energia  del  segnale  riflesso  da  superfici  scorciate, dimensione  dello  spot  maggiore  per  le  zone  più  distanti,  risoluzione  della  range  map  non uniforme).  

Operazioni preliminari Nonostante  la  spinta  introduzione  di  automatismi  in  fase  di misura,  è  buona  pratica  realizzare degli  eidotipi  che  rappresentino  la  configurazione  schematica  della  zona  in  analisi,  le  varie localizzazioni dello scanner, l’estensione delle singole acquisizioni sull’oggetto, la posizione, il tipo e il nome dei target. 

 

Eidotipo: riporta il disegno schematico della pianta, la posizione e la denominazione delle postazioni di scansione e dei target (Sala dei Gessi, Galleria dell’Accademia, Firenze) 

Per  quanto  riguarda  la  fase  di  scansione  vera  e  propria,  inoltre,  è  importante  (e  utile  nella successiva  fase  di  registrazione)  annotare  informazioni  quali  il  nome  di  ogni  scansione,  la  sua risoluzione e durata, oltre al numero e al nome dei target ripresi.  

 Schemi di acquisizione Per quanto riguarda gli schemi di acquisizione, le condizioni di presa adottabili rispettivamente nel caso  di  spazi  interni,  oggetti  da  documentare  a  tutto  tondo  e  oggetti  con  una  dimensione trascurabile  rispetto  alle  altre  (come  nel  caso  delle  facciate)  si  possono  schematizzare  come illustrato nelle immagini seguenti.  Per necessità intrinseche alle successive elaborazioni, dovrà essere sempre presente un sufficiente grado di sovrapposizione tra ogni ripresa e  le altre che coprono aree  limitrofe;  l’estensione della zona  di  sovrapposizione  è  diversamente  quantificabile  a  seconda  della  morfologia  della  zona comune. Ovviamente una completa documentazione deve prevedere, in funzione delle dimensioni dell’oggetto  esaminato,  acquisizioni  non  solo  dal  basso,  ma  possibilmente  a  quote  diverse, compatibilmente con  le esigenze  legate alla scarsa maneggevolezza dei sistemi a scansione e alla 

stabilità  necessaria  per  la  corretta  esecuzione  delle misure.  E’  evidente  che  nel  progettare  la geometria  di  acquisizione  si  dovrà  infine  tener  conto  delle  caratteristiche  dello  scanner  (ad esempio distanza ottimale di ripresa dalla superficie) e delle possibilità di movimentazione nello spazio circostante l’oggetto del rilievo. 

                 

Fig. C.4 ‐ Schema di posizionamento dello scaner per il rilievo di un oggetto a tutto tondo (edificio isolato, gruppo statuario, ...) e di un oggetto a prevalente sviluppo lineare (facciata 

di un edificio, ...) 

                 

Fig. C.5 ‐ Schema di posizionamento dello scaner per il rilievo di uno spazio interno: in alcuni casi può essere sufficiente un’unica scansione, ma più frequentemente una documentazione 

esaustiva del locale è possibile solo realizzando più scansioni da punti di vista diversi.  

ALLINEAMENTO E REFERENZIAZIONE  Ogni  range  map  è  inizialmente  riferita  ad  un  sistema  di  riferimento  con  origine  nel  centro strumentale e orientamento casuale. Affinchè i dati rilevati da diverse postazioni siano “allineati” tra  loro è quindi necessario definire  i parametri delle  trasformazioni geometriche necessarie ad esprimere  le coordinate delle varie scansioni  in un unico sistema.  Il sistema di riferimento  finale può  coincidere  con  quello  di  una  scansione,  o  essere  definito  indipendentemente  dalle acquisizioni: in quest’ultimo caso si ottiene la referenziazione del rilievo in un sistema topografico predefinito. 

 Registrazione tramite punti omologhi È    necessaria  una  buona  sovrapposizione  tra  range  map  successive,  in  modo  che  siano individuabili,  nella  zona  in  comune,  coppie  di  punti  corrispondenti.  Si  possono  utilizzare  punti naturali,  come  spigoli  o  risalti,  ma  anche  significative  variazioni  cromatiche  su  superfici geometricamente uniformi, oppure target posizionati sulla scena. Nel primo  caso  la precisione  con  la quale  i punti possono essere  collimati dipende ovviamente dalla precisione dello scanner impiegato oltre che dalla risoluzione di scansione.  Un laser scanner non acquisirà praticamente mai un punto esattamente in corrispondenza di uno spigolo, e lo stesso spigolo osservato da due punti di vista diversi sarà al meglio rappresentato da una  coppia  di  punti  sicuramente  distinti.  Il  riconoscimento  manuale  di  punti  naturali corrispondenti dovrebbe quindi essere limitato alla definizione di un allineamento approssimato.  L’impiego di  target dedicati, piani o  tridimensionali,  consente di migliorare  la precisione  con  la quale sono individuati i punti omologhi. Questi sistemi di riconoscimento sono basati su superfici a riflettanza nota e uniforme (target piani) o su procedure di best fitting di forme note in geometria e dimensione.  In questo secondo caso è  inoltre possibile sfruttare ampiamente automatismi, sia nella  fase  di  riconoscimento  dei  segnali,  che  nell’accoppiamento  di  scansioni,  riducendo considerevolmente i tempi di elaborazione.  Considerazioni sulla geometria di acquisizione Nell’allineamento  di  una  serie  di  scansioni  adiacenti  possono  accumularsi  degli  errori  che producono,  al  termine  della  serie  di  range  map,  scostamenti  anche  consistenti.  È    inoltre importante curare  l’acquisizione di una zona di ricoprimento tra scansioni adiacenti  in grado non solo  di  integrare  la  documentazione  dei  sottosquadri,  ma  anche  di  fornire  informazioni geometriche utili al collegamento delle scansioni stesse.  Per  la  registrazione delle  range map  relative ai  casi  studio  illustrati nel  seguito  si è  impiegato  il software  Cyclone  (Leica  Geosystems).  Questo  sistema  consente  di  impiegare contemporaneamente più tipi di vincolo: 

‐  punti  di  coordinate  note,  costituiti  da  target  acquisiti  tramite  scansione  e contemporaneamente misurabili con metodi topografici, ‐  legami tra range map con porzioni di superficie in comune. 

Il  primo  tipo  di  vincolo  è  impiegato  sia  per  la  referenziazione  in  sistemi  di  riferimento precedentemente  determinati  che  per  il  controllo  delle  deformazioni  di  nuvole  di  punti  con andamento pressoché uniforme (per esempio facciate di edifici).  Il  secondo  tipo  di  vincolo,  basato  sulla  superficie  comune  alla  coppia  di  range  map,  è particolarmente efficace per il collegamento di scansioni relative a zone molto articolate. I risultati del  calcolo  sono  infatti pesantemente  condizionati dalla morfologia  della  zona di  ricoprimento: superfici all’incirca piane necessitano di ricoprimenti maggiori e/o di considerare nel calcolo una 

percentuale importante dei punti delle nuvole, mentre è sufficiente una zona in comune minore se la  stessa è caratterizzata da geometrie più  complesse.  La  registrazione  si basa  infatti,  in questo caso,  sulla  forma dell’oggetto:  se è  ricca di  irregolarità asimmetriche,  le  range map  tendono ad “incastrarsi”  correttamente,  se  invece  i  riferimenti  tridimensionali  sono  carenti,  l’algoritmo  di allineamento  (di  tipo  ICP)  non  è  in  grado  di  definire  una  soluzione  univoca.  Ovviamente  la possibilità  di  contenere  il  ricoprimento  tra  scansioni  adiacenti  si  scontra  con  l’esigenza  di documentare anche le zone di sottosquadro. Il  secondo  tipo di  vincolo,  inoltre,  richiede una  soluzione  iniziale approssimata, definita  tramite l’individuazione manuale di tre punti omologhi sulle due scansioni. Se per un verso questo sistema di  registrazione  consente  di  alleggerire  il  lavoro  topografico  di  appoggio,  dall’altro  impone  un maggior impegno manuale nella fase di registrazione.  In funzione dell’accessibilità dell’oggetto in esame, può essere conveniente disporre un numero di target esuberante rispetto a quello necessario per la referenziazione, eventualmente tralasciando di effettuare le misure topografiche. Il riconoscimento automatico dei target, se associato ad una corretta  numerazione,  può  infatti  sostituire  la  individuazione manuale  di  punti  omologhi.  Più correttamente,  in  funzione  delle  caratteristiche  dell’oggetto  del  rilievo,  si  potranno  impiegare tecniche miste, con alcune scansioni appoggiate e vincolate con target di coordinate note e altre, intermedie, collegate solo tramite superfici sovrapposte. Dopo  la definizione, coppia per coppia di  range map, di  tutti  i vincoli che si  ritengono necessari (punti  omologhi,  punti  di  coordinate  note,  legami  tra  superfici  in  comune,  ma  anche corrispondenza  tra  superfici  piane  o  forme  tridimensionali)  il  software  Cyclone  realizza un’ottimizzazione complessiva degli allineamenti.