Gli ipercubi di Imaging a riflettanza iperspettrale includono informazioni notevoli in una grande quantità di dati. Pertanto, la richiesta di protocolli automatizzati per gestire e studiare i set di dati è ampiamente giustificata. La combinazione di Spectral Angle Mapper, manipolazione dei dati e un metodo di analisi regolabile dall'utente costituisce una svolta fondamentale per esplorare i risultati sperimentali.
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Articolo metodologico
Applicare l'imaging della riflettanza iperspettrale per indagare le tavolozze e le tecniche dei pittori
In questo articolo
Sommario
Abstract
La spettroscopia di riflettanza (RS) e la spettroscopia di riflettanza in fibra ottica (FORS) sono tecniche consolidate per l'indagine di opere d'arte con particolare attenzione ai dipinti. La maggior parte dei musei moderni mette a disposizione dei propri gruppi di ricerca apparecchiature portatili che, insieme all'intrinseca non invasività di RS e FORS, rende possibile la raccolta in situ di spettri di riflettanza dalla superficie dei manufatti. Il confronto, effettuato da esperti in pigmenti e materiali pittorici, dei dati sperimentali con banche dati di spettri di riferimento guida la caratterizzazione delle palette e delle tecniche utilizzate dagli artisti. Tuttavia, questo approccio richiede competenze specifiche e richiede molto tempo soprattutto se il numero degli spettri da indagare diventa grande come nel caso dei set di dati HRI (Hyperspectral Reflectance Imaging). Le configurazioni sperimentali HRI sono telecamere multidimensionali che associano le informazioni spettrali, date dagli spettri di riflettanza, con la localizzazione spaziale degli spettri sulla superficie verniciata. I set di dati risultanti sono cubi 3D (chiamati ipercubi o cubi di dati) in cui le prime due dimensioni localizzano lo spettro sopra il dipinto e la terza è lo spettro stesso (cioè la riflettanza di quel punto della superficie dipinta rispetto alla lunghezza d'onda nel campo operativo del rivelatore). La capacità del rivelatore di raccogliere contemporaneamente un gran numero di spettri (in genere molto più di 10.000 per ogni ipercubo) rende i set di dati HRI grandi serbatoi di informazioni e giustifica la necessità dello sviluppo di protocolli robusti e, possibilmente, automatizzati per analizzare i dati. Dopo la descrizione della procedura progettata per l'acquisizione dei dati, presentiamo un metodo di analisi che sfrutta sistematicamente le potenzialità degli ipercubi. Basato su Spectral Angle Mapper (SAM) e sulla manipolazione degli spettri raccolti, l'algoritmo gestisce e analizza migliaia di spettri mentre allo stesso tempo supporta l'utente a svelare le caratteristiche dei campioni in esame. La potenza dell'approccio è illustrata applicandolo a Quarto Stato, l'iconico capolavoro di Giuseppe Pellizza da Volpedo, conservato nel Museo del Novecento di Milano( Italia).
Introduzione
La spettroscopia di riflettanza (RS) e la spettroscopia di riflettanza a fibre ottiche (FORS) si basano sul rilevamento della luce riflessa da superfici una volta illuminate da una sorgente luminosa, in genere una lampada alogena al tungsteno. L'output del sistema di acquisizione è costituito da spettri in cui la riflettanza è monitorata in funzione della lunghezza d'onda in un intervallo che dipende dalle caratteristiche del setup sperimentale impiegato1,2,3. Introdotti negli ultimi quattro decenni4,5, RS e FORS sono....
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Protocollo
1. Imposta la risoluzione spaziale degli ipercubi
- Eseguire un'ispezione preliminare della superficie verniciata (Figura 1) supportata da esperti d'arte per identificare le caratteristiche principali del dipinto.
- Riconoscere le tecniche pittoriche impiegate dall'artista per creare il dipinto.
- Identifica le diverse pennellate di vernice sulla tela.
- Stimare, qualitativamente, le caratteristiche delle pennellate con particolare attenzione alla loro dimensione.
- Imita la tecnica pittorica utilizzata dall'artista creando campioni di prova ad hoc in cui le pennellate mostrano ....
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Risultati
Il protocollo proposto offre una serie di caratteristiche interessanti per la gestione e l'analisi dei dati HRI. L'I/O (step 3.1) dei dati grezzi è sempre il primo problema che deve essere risolto prima di applicare qualsiasi metodo di analisi e può diventare un problema critico quando si ha a che fare con grandi quantità di dati. Nel caso di specie, l'unico compito relativo ai dati grezzi consiste nell'archiviare i risultati sperimentali in una cartella dedicata e selezionarla sfogliando il disco rigido durante l'esecuz.......
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Discussione
I set di dati di imaging della riflettanza iperspettrale sono grandi serbatoi di informazioni; pertanto, lo sviluppo di protocolli robusti e, possibilmente, automatizzati per analizzare i dati è una svolta chiave per sfruttarne le potenzialità15,17. L'algoritmo proposto risponde a questa esigenza nel campo dei beni culturali con particolare attenzione alla caratterizzazione dei pigmenti dei dipinti. Basato su SAM20,21
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata finanziata da Regione Lombardia nell'ambito del Progetto MOBARTECH: una piattaforma mobile tecnologica, interattiva e partecipata per lo studio, la conservazione e la valorizzazione di beni storico-artistici - Call Accordi per la Ricerca e l'Innovazione.
Gli autori sono grati allo staff del Museo del Novecento per il supporto durante le sessioni sperimentali in situ e all'Associazione Pellizza da Volpedo per l'accesso allo Studio Museo.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| ImageJ/Fiji | Specim (Oulo, Finlad) | N/A | Telecamera iperspettrale portatile a riflettanza utilizzata per acquisire gli ipercubi |
| MATLAB 2019b | StellarNet Inc (Tampa, Florida, USA) | N/A | Spettrometro portatile a riflettanza utilizzato per acquisire spettri di riflettanza indipendenti |
| Specim IQ Hyperspectral Camera | National Institutes of Health (Bethesda, Maryland, USA) | N/A | Programma di elaborazione di immagini Java open source |
| StellarNet BLUE-wave Miniature Spectrometer | MathWorks (Natick, Massachusset, USA) | N/A | Linguaggio di programmazione e ambiente di calcolo numerico |
Riferimenti
- Picollo, M., et al. Fiber Optics Reflectance Spectroscopy: a non-destructive technique for the analysis of works of art. Optical Sensors and Microsystems. , Springer. 259-265 (2002).
- Bacci, M., et al. Non-destructive spectroscopic investigations on paintings using optical fibers. MRS....
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Ristampe e permessi
