Una metodologia per il montaggio automatico delle nuvole di punti acquisite mediante tecniche di Reverse Engineering

L’obiettivo finale di questa nuova tecnica è quello di poter riferire ogni scansione effettuata ad un unico sistema di riferimento.
Il nostro obiettivo è raggiunto mediante l’ausilio delle tecniche di fotogrammetria. Attraverso tale tecnica, noi andiamo a determinare, ad ogni scansione la posizione dello scanner rispetto ad un sistema di riferimento esterno, da noi scelto. Il nostro lavoro, tuttavia si concentra nel determinare in maniera univoca un algoritmo tale da effettuare una trasformazione delle automatica delle coordinate della nuvola di punti acquisita dallo scanner.
Il sistema di coordinate nel quale saranno riferite tutte le nuvole di punti sarà chiamato “sistema di riferimento principale (o fisso)” delle acquisizioni, per distinguerlo dal “sistema di riferimento secondario (o mobile)”, solidale allo scanner e rispetto a cui sono espresse le coordinate di ogni punto acquisito.
Nel nostro approccio, il sistema di riferimento principale sarà identificato dalla posizione assunta dalle fotocamere (stazione totale), utilizzato per rilevare la posizione dello scanner durante l’intera procedura di acquisizione.
Il sistema di riferimento determinato dalla posizione della stazione totale, rappresenta anche il “sistema di riferimento assoluto” del campo di misura.
A tal proposito occorre fare qualche precisazione: quando lo scanner acquisisce una nuvola di punti, questa viene riferita al sistema intrinseco dello strumento; ogni punto avrà tre coordinate definite, due dalla posizione del punto nell’area parallela allo scanner (x,y) e una relativa alla distanza scanner-oggetto (z).
In realtà, il sistema intrinseco rispetto al quale lo scanner fornisce le coordinate dei punti appartenenti alla nuvola è posto all’interno dello strumento, presumibilmente sull’elemento sensibile (o rilevatore) su cui confluiscono i raggi riflessi dall’oggetto.
Per tale ragione, non essendo nota né la posizione e né l’orientamento di tale sistema, durante le operazioni di scansione si dovrà identificare la posizione dello scanner per mezzo di un secondo sistema di riferimento secondario, esterno, solidale allo strumento e sempre visibile dalle fotocamere.
Per distinguere tra di loro questi due sistemi di riferimento si indicherà con “sistema di riferimento mobile intrinseco”, il sistema proprio dello scanner, e “sistema di riferimento mobile ausiliario”, il sistema esterno allo scanner; chiaramente entrambi i sistemi si sposteranno, in conseguenza al moto dello scanner durante la fase di acquisizione, solidalmente tra loro.
Nel corso di questo paragrafo sarà illustrato in modo dettagliato il problema geometrico esistente nel riferire le coordinate delle varie nuvole di punti dal sistema intrinseco al sistema principale, passando per la conoscenza del sistema ausiliario.
Più precisamente il problema geometrico considerato si articolerà in due trasformazioni di coordinate la cui risoluzione, porterà ad ottenere, l’insieme delle nuvole di punti in un unico sistema di coordinate.