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1 Grafica 3D per i beni culturali: intro 23 Febbraio 2015

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Grafica 3D per i beni culturali: intro

23 Febbraio 2015

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About me

Nato: 03/01/1979

Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni, Università di Genova

2003-2004: Collaboratore a Elios Labs, DIBE, Università di Genova

2004- ora: Ricercatore a Visual Computing Lab, ISTI-CNR, Pisa

Phd in Ingegneria dell’Informazione (2009)

Interessi: lettura, sculture palloncini, attività circensi

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Visual Computing Lab

Geometry Processing

Interactive Graphics

3D Graphics for

Cultural Heritage

Circa 20 unità full time (ricercatori, stud. PhD , assegnisti…)

+ collaboratori e tesisti

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Obiettivi del corso

Alla fine del corso dovreste:

Conoscere i possibili approcci per

l’acquisizione 3D di oggetti

Dato un caso reale, capire quale sia la

migliore tecnologia da applicare

Saper usare alcuni software,

principalmente freeware

Essere in grado di progettare,

eseguire e presentare un piccolo

progetto di acquisizione

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Prerequisiti (all’incirca)

Per poter ottenere il massimo del corso

dovreste:

Avere una discreta conoscenza

dell’inglese

Possedere un laptop (o al limite

desktop a casa)

Conoscere le regole base

dell’informatica (“Se non funziona,

spegni e riaccendi”)

Avere voglia di smanettare sui dati

anche fuori dalle lezioni

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Prerequisiti (sondaggio)

Avete già esperienza in:

Programmazione (C++, Java,

Javascript)

Image editing

3D Modeling

Modellazione da immagini

Principi di fotografia

…?

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Info pratiche

Lezioni:

Lunedì 12.00-13.30 Lab M

Giovedì 12.00-13.30 Lab I

Ricevimento su appuntamento (vedi

contatti)

Esame finale: preparazione ed

esecuzione di un piccolo progetto di

acquisizione, presentato in una pagina

web

+ Piccolo test bonus/malus…

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Programma del corso (ordine sparso…)

3D graphics intro: 3D vs 2D, modelli di rappresentazione, the rendering pipeline

Relightable images (RTI): Relightable Images, Polynomial Texture Maps, esempi

3D Scanning: intro, theory and practice; sistemi 3D scanning, data processing

Mesh processing basics: theory and practice, navigazione, pulizia, re-meshing, coloring...

MeshLab laboratory

Assisted modeling from images: theory and practice, photogrammetry basics, image

based modeling, tools commerciail, the Sketch-up approach, Sketch-up laboratory

3D reconstruction from images: theory and practice, dense stereo matching, Arc3D

eBundler, data processing, Arc3D/Photosynth/Bundler + MeshLab laboratory

Color information in acquisition : theory and practice, cos’è il colore, BRDF et similia,

image alignment, proiezione colore, texture mapping and color per vertex, MeshLab laboratory

WebGL and 3D on the web

Advanced visualization: shaders, multirisoluzione

Case studies, projects and success stories: Photocity, 3D Warehouse di Google,

Cenobium, progeti del Visual Computing Lab, etc etc

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Websites d’interesse:

MeshLab:

http://meshlab.sourceforge.net/

Meshlab stuff:

http://meshlabstuff.blogspot.com/

Visual Experiments:

http://www.visual-experiments.com/

Photosynth:

http://www.photosynth.net/

Photocity: http://photocitygame.com/

Cultural Heritage Imaging:

http://www.c-h-i.org/index.html

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Acquisire modelli 3D “visually rich”

Obiettivo:

Costruire modelli 3D accurati ricostruendo la geometria e le caratteristiche di superficie

Metodi di acquisizione:

Image-based Rendering

Panoramic images: 2D model!

Modellazione standard

Image-based Modeling “Blocky” or low-res 3D models

3D scanning

3D da immagini (stereo-

matching)

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Modelling vs. Acquiring

Modelling

Manual process [art]

Unknown accuracy

complete, nice model

primitives

Acquiring

Semi-automatic process [photograpy]

Accuracy can be estimated

Incomplete 3D model (holes, missing parts)

?

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CAD-like modelling standard

CAD modeling tools:

Quite complex to use

CAD modeling model accuracy essentially unknown

Raffaello’s Apartments and S. Peter

Basilica, by InfoByte - Italy

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Manual modelling

A model obtained with photogrammetry and texture redesign on the basis of digital images (by Francesco Gabellone - IBAM-CNR)

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Contact

Articulated

arms

Slicing

Distance

Optical Non optical

3D acquisition: a taxonomy

Active Passive

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3D Scanning

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Images (C) by Maurizio Forte

Multi-view stereo matching

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Image-based Modeling

Image-based Modeling (I-BM)

Essentially it’s a compromise between manual modelling and multi-view stereo matching

User-assisted

Mainly architectural models

Simple structures

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Basic (...) usage of 3D Scanning

Torre Rognosa, San Gimignano…

Progetto ST@RT:

3D acquisition, sensors network to measure sveral factors and help the monitoring og the tower

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Analyses on geometry

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Structural analysis

The 3D model was (severely) simplified to be able to perform finite elements structural analysis

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Not so basic usage of 3D scanning

Madonna of Pietranico: the 3D model was used to design a complex support structure to allow a reversible, non invasive reassembling of the pieces

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Basic usage of Multi-view stereo matching

Building Rome in a (cloudless) day

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The reconstruction of Bamiyan Buddha

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Not so basic usage of Multi-view stereo matching

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3D data (and life) are what you make of them

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La badia Camaldolese, Volterra

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La badia Camaldolese, Volterra

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La badia Camaldolese, Volterra

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La badia Camaldolese, Volterra

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Museo Archeologico Gaio Clinio Mecenate (Arezzo)

A high detail reproduction of the portrait of Mecenate

No contact copy is possible anymore in Italy

=> Range scanning 3D and 3D printing!

3D Printing and rapid prototyping

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Reconstruction of original policromy

Classic (Roman and Greek, and others) statuary:

Acquisition of 3D Models

Surveying and analysis of color remains

“Digital” recoloring of statues

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Collaboration with University of Lund

Range scanning insula V

3D data used for:

- 3D modelling of original house

- Exploration with “cave”

- Experimenting new ways to remotely navigate models

- Full integration with GIS

The “Pompei Scanning Project”

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Documenting archeology excavations

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Uses of technologies and “hidden” 3D context to support the tourist before, during and after the visit

“Visito Tuscany” project

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L.O.V.E., Escher, Passi and…

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“Virtual” museums for objects which are hard to acquire with usual 3D acquisition methods

- Il monetiere di Palazzo Blu a Pisa

Not only 3D: RTI Imaging

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Conclusions, some open issues

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- 3D Scanning vs. 3D from images - Bridging the gap between acquisition and modeling - Web visualization - The communication of content - Use of mobile, personalized storytelling, wisdom of crowds - 3D printing!! - Color!

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Nella prossima puntata…

Prossima lezione:

3D basics: 3D vs. 2D, 3D models format,

rendering pipeline (con guest star) Contatti:

Matteo Dellepiane

c/o ISTI-CNR Via G. Moruzzi 1

56124 Pisa (PI)

Tel. 0503152925

E-Mail: [email protected]

Personal website: http://vcg.isti.cnr.it/~dellepiane/

VCG website: http://vcg.isti.cnr.it