Tecnica Multi illumination Hyperspectral Extration in Archeologia

Abstract

Obiettivo di questo lavoro di tesi è illustrare una recente tecnica diagnostica denominata con l’acronimo MHX (Multi-illumination Hyperspectral eXtraxtion), che si è rivelata molto utile per evidenziare disegni di dipinti e affreschi sia murali, sia vascolari o su manufatti archeologici, che non sono più visibili ai nostri occhi. La struttura del lavoro prevede nella prima parte un excursus teorico sulla luce, sull’ottica e sull’evoluzione tecnologica nel campo della diagnostica, utilizzata in archeologia, con l’introduzione delle riprese fotografiche digitali e lo sviluppo di svariate tecniche di imaging multispettrali per l’analisi di manufatti, di reperti archeologici e di opere d’arte nell’ambito dei Beni Artistici e Culturali. Nella seconda parte si è passati a descrivere il protocollo di lavoro di questa nuova tecnica MHX, illustrandone gli strumenti e descrivendone alcuni importanti campi di studio. Questa tecnica non invasiva, né distruttiva, dai costi contenuti, ha dimostrato, avvalendosi dei fenomeni di luminescenza, come la fluorescenza e la riflettografia, di non limitarsi alla scoperta delle componenti chimiche dei pigmenti dei dipinti, utilizzando la tecnica del falso colore o di altre tecniche più invasive o distruttive, ma di essere in grado di evidenziare disegni non più visibili all’occhio umano. Questa tecnica permette l’impiego di strumenti facilmente trasportabili sui siti archeologici, senza dover ricorrere ad apparecchiature di laboratorio. Nella ricostruzione di pitture perdute le tecniche di imaging multispettrale sono state messe a confronto, risultando limitative e pertanto sfruttate solo in minima parte. La tecnica MHX parte con un approccio totalmente differente, basandosi sull’elaborazione simultanea delle informazioni iperspettrali, ottenute utilizzando illuminatori diversificati ad altissima purezza spettrale (da qui M = Multi-Illumination) per acquisire un ampio campione d’immagini iperspettrali (H = Hyperspectral). L’analisi dei set

The aim of this thesis is to illustrate a recent diagnostic technique called by the acronym MHX (Multi-illumination Hyperspectral eXtraction), which has proven very useful for revealing designs in paintings and frescoes, whether mural, on vessels, or on archaeological artifacts, that are no longer visible to the naked eye. The structure of the work includes, in the first part, a theoretical excursus on light, optics, and technological evolution in the field of diagnostics used in archaeology, with the introduction of digital photographic techniques and the development of various multispectral imaging methods for the analysis of artifacts, archaeological finds, and works of art within the field of Artistic and Cultural Heritage. In the second part, the discussion moved on to describing the working protocol of this new MHX technique, illustrating its tools and describing some important fields of study. This non-invasive, non-destructive, and low-cost technique has demonstrated, by utilizing luminescence phenomena such as fluorescence and reflectography, that it is not limited to discovering the chemical components of paint pigments, as in the false color technique or other more invasive or destructive methods, but is capable of revealing designs no longer visible to the human eye. This technique allows the use of easily portable instruments at archaeological sites without the need for laboratory equipment. In the reconstruction of lost paintings, multispectral imaging techniques have been compared, proving to be limiting and therefore used only to a small extent. The MHX technique starts with a completely different approach, based on the simultaneous processing of hyperspectral information, obtained using highly pure, diversified illuminators (hence M = Multi-Illumination) to capture a wide sample of hyperspectral images (H = Hyperspectral). The analysis of the captured image sets, processed by computer with BSS (Blind Source Separation) algorithms, is aimed at readin