Report D 3.4: Ambiente per la Navigazione Virtuale e Rendering 3D

This technical report describes the design and development activity carried out in the Thesaurus project concerning the fulfillment of a virtual and immersive environment, based on the data captured during the project experimental tests. The developed software can be exploited for dissemination and education purposes.

Il presente documento descrive i risultati dell'attività di progettazione e sviluppo software, ai fini della realizzazione di un ambiente virtuale e immersivo, per la fruizione dei dati raccolti durante le missioni di Thesaurus. Nell'ambito del progetto i sistemi di ricostruzione 3D rivestono un ruolo fondamentale per quanto riguarda la fruizione dei dati sia da parte di utenti esperti, ed autorizzati, coinvolti nelle attività di ricerca archeologica, sia da parte di utenti esterni. Il sistema di fruizione dei dati è concepito secondo le modalità tipiche della navigazione in ambienti simulati, con contenuti provenienti dalla serie di campionamenti ambientali effettuati durante le missioni. Relativamente alla tematica del report ci si è focalizzati su: i) elaborazione dei dati acquisiti durante le missioni, ii) ricostruzione e modellazione di nuvole di punti a partire dai dati di missione e iii) utilizzo di motori di rendering 3D per la creazione di ambienti virtuali. L'applicativo prodotto consente un utilizzo più ampio e di sicuro impatto sull'utente generico, sia in modalità di fruizione locale (dal pc di casa), sia tramite l'allestimento di esposizioni di tipo divulgativo / museale (temporanee o permanenti). Infatti la navigazione virtuale degli ambienti sottomarini, ricostruiti sulla base dei dati raccolti dagli AUV durante le missioni, consente ampia libertà di movimento, permettendo di effettuare una vera e propria visita del luoghi sommersi di interesse archeologico. Il lavoro svolto permetterà, inoltre, di fruire anche dei prodotti intermedi del processo di elaborazione: si prevede di fornire i risultati l'elaborazione sia di singole immagini ritenute particolarmente significative o rappresentative di fenomeni di interesse, sia di video o spezzoni dei video visualizzabili in 3D. La rettificazione ed il filtraggio dei dati ottici, ad esempio, permettono di archiviare dati ad un livello intermedio di elaborazione, che sono indispensabili per la completezza della documentazione storico-archeologica; tali dati risultano utili in particolar modo agli storici per visualizzare correttamente il materiale e revisionare, qualora ve ne fosse la necessità, l'annotazione automatica effettuata grazie agli algoritmi di object detection. Inoltre, nell'ottica di una fruizione efficiente dei dati, tali prodotti intermedi costituiscono un valore aggiunto: a fronte dell'elevato costo computazionale associato alle tipiche elaborazioni di dati in ambito di ricostruzione e rendering 3D, si offre infatti una modalità di accesso quasi immediata che consente all'utente di identificare velocemente i dati di interesse. I prodotti suddetti confluiscono anch'essi nel sistema di fruizione dei dati di Thesaurus estendone la documentazione archivistica e rendendolo più completo. Il documento si sviluppa nella maniera seguente: nella sezione 2 si descrive lo stato dell'arte relativo alle attuali tecnologie di realtà virtuale e di rendering 3D come strumento di fruizione immersiva di contenuti eterogenei; a seconda del tipo di ricostruzione (più o meno dettagliata) e del sistema di visualizzazione scelti è possibile dare una diversa rilevanza a contenuti differenti (ad esempio per facilitare processi di apprendimento guidato in contesto divulgativo); nella sezione 3 si descrivono tutte le fasi di elaborazione dei dati ottici che hanno permesso di effettuare la ricostruzione tridimensionale texturizzata delle scene sottomarine e dei modelli degli oggetti di interesse. Nella sezione 4 si illustra la motivazione che ha condotto alla scelta di hardware e software impiegati per il rendering e la navigazione. Nella sezione 5 si presenta la struttura astratta del dato multimediale, descrivendo le modalità con cui questo verrà messo a disposizione dell'utente (scena 3D, video, applicativo di visualizzazione, etc.); infine nella sezione 6 si propone un caso di studio reale in modo da fornire una panoramica concreta dei risultati di progetto sull'ambiente di navigazione ricostruito da dati di missione ed al relativo rendering 3D.