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News from diagnostic world: modelli 3D per rivelare le micro-deformazioni sulla “Adorazione dei Magi” di Leonardo


Contrariamente a quanto si possa immaginare, un dipinto, che sia su tela o su un supporto ligneo, non ha una superficie planare, ma è caratterizzato da una struttura complessa costituita da più strati (supporto, preparazione, pellicola pittorica, vernici) con diverso spessore e comportamento chimico-fisico, i quali generano delle micro e macro-geometrie che possono variare nel tempo, a causa delle deformazioni indotte dai parametri termo-igrometrici dell'ambiente di conservazione. Per acquisire tutte queste informazioni e documentare lo stato di conservazione di ciascuno di questi componenti, attualmente si usano diverse tecniche, tra cui metodi di imaging (Reflectance Transformation Imaging e imaging multispettrale), raggi X, scansioni 3D, tomografia, spettroscopia, imaging acustico e termografia. 
Questo recentissimo lavoro si focalizza sul celebre capolavoro di Leonardo da Vinci, "Adorazione dei Magi", di cui abbiamo già parlato nel nostro Blog (trovate qui l’articolo di Tiziana per approfondire l’argomento!) 
L’opera, commissionata nel 1481 dai frati del convento di S. Donato in Scopeto (Firenze) e rimasta incompiuta a causa della partenza di Leonardo da Vinci per Milano, è stata realizzata con la tecnica ad olio su uno spesso strato di preparazione di gesso e colla ed è composta da dieci tavole di legno di pioppo di bassa qualità, tenute insieme da traverse fissate ai pannelli con chiodi. In genere, gli approcci più comuni per la valutazione delle deformazioni sono basati su acquisizioni statiche. Tuttavia, questo metodo è molto scomodo quando il periodo di monitoraggio è lungo, specialmente durante il restauro, e non è possibile mantenere gli strumenti di acquisizione in posizione fissa rispetto all’opera. 
Per superare questo problema è stato proposto un approccio esclusivamente geometrico, utilizzando i dati di due acquisizioni 3D indipendenti, effettuate a distanza di 13 anni in diverse condizioni ambientali di umidità e temperatura. La prima campagna di scansione (2002) è stata realizzata in un magazzino del Museo degli Uffizi per valutare lo stato di conservazione del dipinto molto prima del restauro con uno scanner di luce, progettato e prodotto da Optonet, che consisteva in un proiettore e una fotocamera. La seconda acquisizione (2015) è stata eseguita presso il laboratorio dell’Opificio delle Pietre Dure, quando l'opera era già in uno stato di pulitura avanzato con il sistema di scansione ottico (ATOS), costituito da un proiettore e due telecamere ad alta risoluzione. 
Il primo passo, per stimare numericamente la deformazione geometrica subita dall’opera, consiste nel calcolare la distanza del modello 3D da un piano ideale del dipinto. Successivamente, per consentire un confronto più affidabile, i due modelli (del 2002 e del 2015) vengono inseriti nello stesso sistema di riferimento con una procedura basata su due passaggi: prima si calcola la matrice di trasformazione che minimizza l'errore quadratico minimo di quattro coppie di punti corrispondenti sui due modelli, poi si utilizza un algoritmo di registrazione non rigido, l'Iterative Closest Point (ICP), che sovrappone un modello sull'altro, consentendo di valutare la reale deformazione e lo spostamento di ogni punto del dipinto e di identificare con precisione le modifiche più significative introdotte dai diversi restauri nel corso degli anni. 
I dati sono stati elaborati con MeshLab e hanno prodotto un singolo modello 3D composto da 65 milioni di triangoli, con una risoluzione spaziale tra i punti campionati di circa 0,5 mm. 
Questi risultati sono stati poi utilizzati per documentare l'evoluzione temporale della deformazione del supporto. 
Se volete saperne di più, ecco il lavoro originale!
Martina

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