Αναλυτική τεχνολογική ανασκόπηση
1 Τεχνικές ψηφιοποίησης µικροσκοπικών αντικειµένων
Είναι πλέον δυνατή η σύλληψη τρισδιάστατης πληροφορίας σε πάρα πολύ µικρή κλίµακα. Τεχνικές όπως η "Atomic Force Microscopy" και η "Stereo Scanning Electron Microscopy" µας επιτρέπουν να αναγνωρίσουµε και να καταγράψουµε χαρακτηριστικά σε κλίµακα µερικών δεκάδων νανοµέτρων(nm). Άλλες τεχνικές, όπως η "Confocal Microscopy" και η "White Light Scanning Interferometry" παρέχουν ανάλυση της κλίµακας µερικών εκατοντάδων νανοµέτρων. Το µειονέκτηµα που υπάρχει στη χρήση τέτοιων µεθόδων υψηλής ακρίβειας και ανάλυσης είναι ότι αυτές οι συσκευές µπορούν να χρησιµοποιηθούν για ψηφιοποίηση πολύ µικρών επιφανειών (τυπικά µικρότερων του ενός τετραγωνικού χιλιοστού).Το εύλογο ερώτηµα στο σηµείο αυτό θα ήταν εάν υπάρχει, πραγµατικά, κάποια πρακτική αξία στη χρήση τέτοιων τεχνικών και εξοπλισµού για την ψηφιοποίηση πολιτιστικής κληρονοµιάς. Η απάντηση µπορεί να είναι µόνο υποθετική: ίσως. Όταν το πρόβληµα που αντιµετωπίζεται είναι αυτό της «απόλυτης» αποτύπωσης τότε σαφέστατα υπάρχει µια εφαρµογή. Για συγκεκριµένα πολιτιστικά αντικείµενα τα µικροσκοπικά γεωµετρικά χαρακτηριστικά επιφανείας είναι δυνατό να είναι πολύ σηµαντικά. Η πληροφορία γι' αυτά µπορεί να βοηθήσει διαδικασίες όπως έλεγχος κατάστασης και αυθεντικότητας, µέθοδος δηµιουργίας, κοκ.
Από τις τεχνικές που αναφέρθηκαν, η τεχνική της Stereo Scanning Electron Microscopy είναι µάλλον περιορισµένης εφαρµογής στο χώρο της πολιτιστικής κληρονοµιάς. Στην τεχνική αυτή, τα δείγµατα πρέπει να εισαχθούν σε ειδικούς χώρους υπό συνθήκες κενού και απαιτείται ειδική προετοιµασία, συνήθως επικάλυψη µε µέταλλο. Έτσι, η τεχνική µπορεί να κατηγοριοποιηθεί στις καταστρεπτικές τεχνικές και είναι, συνεπώς, ακατάλληλη για εφαρµογή στη γενική περίπτωση αντικειµένων πολιτιστικής κληρονοµιάς. Υπάρχουν, βέβαια, περιπτώσεις όπως θραυσµάτων κεραµικών, απολιθωµάτων ή γυάλινων αντικειµένων, όπου θα µπορούσε να εφαρµοστεί η εν λόγω τεχνική.
Η τεχνική Confocal microscopy είναι κυρίως «βιολογική τεχνική» και δίνει το καλύτερο αποτέλεσµα όταν χρησιµοποιείται σε συνδυασµό µε τεχνικές όπως φθορισµός. ∆ίνει ικανοποιητικά αποτελέσµατα για ηµιδιάφανα αντικείµενα και επιτρέπει την καταγραφή εσωτερικής πληροφορίας. Θα µπορούσε να είναι περιορισµένης χρήσης στην παρατήρηση διάφανων αντικειµένων. Επίσης, είναι δυνατή η σκιαγράφηση επιφάνειας π.χ. για την ψηφιοποίηση επιφανειακής υφής, έχοντας το πλεονέκτηµα ότι είναι µια τεχνική που δε στηρίζεται σε επαφήµε τα αντικείµενα.
Τη σκιαγράφηση επιφάνειας µπορεί επίσης να παρέχει και η τεχνική White Light Scanning Interferometry και µάλιστα µε σηµαντικά µικρότερο κόστος. Συστήµατα όπως το Veeco RST επιτρέπουν τη µέτρηση τρισδιάστατων επιφανειών σε κλίµατα κάτω του µικροµέτρου και θα µπορούσαν να χαρακτηριστούν ιδιαίτερα χρήσιµα για την επισταµένη µελέτη επιφανειών. Η τεχνική είναι χωρίς επαφή και δεν απαιτείται κάποια ιδιαίτερη επιφανειακή προετοιµασία.
Η τεχνική Atomic Force Microscopy είναι η νεότερη στην κατηγορία τωντεχνικών µικροσκοπικής κλίµακας και, ενώ υπάρχουν διαθέσιµα εµπορικά συστήµατα, είναι ακόµη στη φάση σηµαντικής ανάπτυξης. Η βασική αρχή είναι στη χρήση ενός πάρα πολύ µικρού µετρητικού συστήµατος µε µέγεθος που δεν ξεπερνά τα δέκα άτοµα, το οποίο φέρεται πάρα πολύ κοντά στην επιφάνεια προς µέτρηση χωρίς όµως να υπάρχει επαφή. Ενδο-ατοµικές δυνάµεις έλκουν το σύστηµα προς την επιφάνεια. Το µικροσκόπιο µπορεί να ανιχνεύσει το σύστηµα µέτρησης στην κίνησή του κατά µήκος και πλάτος πάνω στην επιφάνεια που µετράται και να ρυθµίσει την απόστασή του από αυτήν µέσω της µέτρησης της δύναµης έλξης που ασκείται. Με τον τρόπο αυτό µετράται µια επιφάνεια µέσωτης µέτρησης της ελκτικής δύναµης. Η µέθοδος µπορεί να παρέχει πολύ µεγάλη ακρίβεια που µπορεί να φτάσει κάτω του ενός νανόµετρου σε ειδικές περιπτώσεις.
Είναι, βέβαια, σηµαντικό να κατανοηθεί η κλίµακα µεγεθών για την οποία γίνεται λόγος στις παραγράφους που προηγήθηκαν. Για το λόγο αυτό δίνεταιµια ενδεικτική συγκριτική απεικόνιση χαρακτηριστικών αντικειµένων γνωστών µεγεθών από 1 µέτρο έως 1 µικρόµετρο (Εικόνα 9). Στα 30 περίπου εκατοστά υπάρχει η ποδοσφαιρική µπάλα ενώ στα 0,1 νανόµετρα υπάρχουν µεµονωµένα άτοµα. Από διάφορες µελέτες, εργασίες και ερευνητικά έργα σε πανευρωπαϊκό επίπεδο είναι γνωστό ότι η ανάκτηση πληροφορίας στην κλίµακα του µικροµέτρου για πολιτιστικά αντικείµενα µπορεί να είναι πολύ χρήσιµη. Με τη χρήση τεχνικών όπως αυτών που περιγράφηκαν στις παραπάνω παραγράφους,γίνεται δυνατή η µετάβαση στην κλίµακα των 100 νανοµέτρων και ακόµη πιο κάτω. Το εύλογο, βέβαια, ερώτηµα θα ήταν αν υπάρχει κάτι στην κλίµακα αυτήπου να είναι ενδιαφέρον. Στις κλίµακες αυτές ανακτάται η µικρο-υφή µιας επιφάνειας, ή η τραχύτητά της η οποία είναι δυνατό να έχει σηµαντική συµµετοχή στη συνολική παρουσία της µορφής του αντικειµένου. Μεταβολές στην τραχύτητα της επιφάνειας θα µπορούσαν να είναι χαρακτηριστικές για την κατάσταση της επιφάνειας (π.χ. διάβρωση). Η συνολική απάντηση είναι ότι,πράγµατι, στην µικρο-κλίµακα υπάρχει σηµαντική πληροφορία.
Έτσι, από τις τέσσερις τεχνικές που αναφέρθηκαν, οι τεχνικές Atomic Force Microscopy και White Light Scanning Microscopy έχουν πραγµατικά κάτι νασυνεισφέρουν στο χώρο της τρισδιάστατης ψηφιοποίησης της πολιτιστικής κληρονοµιάς. Ποια είναι όµως τα µειονεκτήµατα των τεχνικών αυτών;
- µπορούν να µετρήσουν πολύ µικρές επιφάνειες ή µικρά δείγµατα από τα πραγµατικά αντικείµενα
- είναι σηµαντικά σύνθετες και απαιτούν γνώσεις, εξειδίκευση και επιδεξιότητα
- ενώ ο εξοπλισµός είναι µεταφερόµενος απαιτούνται ιδιαίτερα ελεγχόµενες συνθήκες µέτρησης (π.χ. θερµοκρασία, υγρασία)
Όλα αυτά καταδεικνύουν το γεγονός ότι τέτοια συστήµατα µπορούν να παίξουν σηµαντικό ρόλο σε µια διαδικασία ψηφιοποίησης ιδιαίτερα σεσυνθήκες όπου η µικροδοµή της επιφάνειας αντικειµένων έχει σηµαντική πληροφορία να δώσει τόσο για τη σωστή απεικόνιση όσο και τον έλεγχο τηςκατάστασής του.
Εικόνα 9. Συγκριτικό γράφηµα διαστάσεων πραγµατικών αντικειµένων
2 Τεχνικές ψηφιοποίησης µικρών αντικειµένων
Με τον όρο «µικρά αντικείµενα» εννοούνται εδώ αντικείµενα διάστασηςέως 100x100 χιλιοστών (10x10 εκατοστά). Στην κατηγορία αυτή οιαδιαµφισβήτητα προτιµητέες τεχνικές είναι αυτές που βασίζονται σεσυστήµατα τριγωνοποίησης ακτίνων laser. Υπάρχει σήµερα πληθώρα τέτοιων εµπορικά διαθέσιµων συστηµάτων, και είναι µια απολύτως βατή διαδικασία για ένα εξειδικευµένο εργαστήριο που σχετίζεται µε το χώρο της τρισδιάστατης όρασης να κατασκευάσει µια τέτοια συσκευή. Η βασική αρχή λειτουργίας είναι σχετικά απλή: µια σηµειακή πηγή laser σηµαδεύει την επιφάνεια προς µέτρηση και ανιχνεύεται από έναν οπτικό αισθητήρα. Καθώς το laser µετακινείται πάνω στην επιφάνεια, συναντά διαφορετικά ύψη. Αυτά τα µεταβαλλόµενα ύψη αλλάζουν την ανάκλαση του laser στον οπτικό αισθητήρα. Αν και το σύστηµα αυτό µπορεί να περιγραφεί µαθηµατικά, τα περισσότερα συστήµατα βασίζονται σε εµπειρική βαθµονόµηση µε χρήση προτυποποιηµένων διαβαθµίσεων ύψους για την αναγνώριση της σχέσης µεταξύ της µεταβολής στο επιφανειακό ύψος και της θέσης της ακτίνας. Μεδεδοµένο ότι η προς µέτρηση περιοχήπεριορίζεται σε 100x100mm τα συστήµατα αυτά επιτυγχάνουν µια ακρίβεια µέτρησης της τάξης µερικών µικροµέτρων. Παρόλα αυτά, εάν η επιφάνεια του αντικειµένου είναι µεγαλύτερη, τότε η ακρίβεια µέτρησης µειώνεται και µάλιστα πολλές φορές σηµαντικά.
Τέτοια συστήµατα είναι χρήσιµα για τη µέτρηση αντικειµένων όπως νοµίσµατα και µετάλλια, εγχάρακτες ή ανάγλυφες ταµπέλες και µικράαντικείµενα χρυσοχοΐας. Είναι συνήθως φορητά, σχετικώς φθηνά και εµπορικάδιαθέσιµα.
3 Τεχνικές ψηφιοποίησης αντικειµένων µεσαίου µεγέθους
Στην κατηγορία αυτή απαντώνται τα πιο ενδιαφέροντα πολιτιστικά αντικείµενα και διατίθενται οι περισσότερες τεχνικές ψηφιοποίησης. Τα αντικείµενα είναι διαστάσεων άνω των 10 εκατοστών και µπορεί να φτάνουν έως και 1 µε 2 µέτρα. Εδώ µπορεί να περιληφθούν ακόµη και αγάλµατα φυσικού µεγέθους.Τα πλέον χρησιµοποιούµενα συστήµατα στην κατηγορία αυτή χρησιµοποιούν τεχνικές «δοµηµένου φωτισµού». Η λειτουργίας τους βασίζεται σε µια επέκταση της αρχής της τριγωνοποίησης. Η διαφορά είναι ότι η σηµειακή πηγή έχει πλέον αντικατασταθεί από ένα δισδιάστατο µοτίβο φωτός το οποίο προβάλλεται στην προς µέτρηση επιφάνεια. ∆ιάφορες είναι οι µέθοδοι παραγωγής αυτού του µοτίβου φωτός, άλλοτε µε τη συµβολή φωτός από πηγή laser και άλλοτε µε απλή προβολή του µοτίβου µε φωτογραφική µέθοδο.Συνήθως γίνεται χρήση ενός µοτίβου, το οποίο µετακινείται πάνω στην επιφάνεια του αντικειµένου για να επιτευχθεί η συνολική µέτρησή του.
Υπάρχουν όµως και τεχνικές που χρησιµοποιούν πολλαπλά µοτίβα καθώς και τεχνικές Moiré. Το σηµαντικό, όµως, σηµείο εδώ είναι ότι µε οποιονδήποτετρόπο και εάν παράγονται τα µοτίβα φωτός η διαδικασία ανίχνευσης και ανάλυσής τους είναι η ίδια. Ένα σύνηθες µοτίβο δεν αποτελείται από δύο απλές καταστάσεις τύπου on/off αλλά, τις περισσότερες φορές, από ηµιτονοειδείς µεταβάσεις. Το σηµαντικό εδώ είναι ότι καθίσταται δυνατός ο καθορισµός της θέσης όπου παρατηρούνται τα µέγιστα των µοτίβων οδηγώντας σε βελτίωση της ακρίβειας της µέτρησης, παρέχοντας τη δυνατότητα εντοπισµού σε τµήµα µικρότερο ενός κροσσού συµβολής του µοτίβου. Εµπορικά, τα συστήµατα αυτά είναι ικανά να επιτύχουν ακρίβεια µέτρησης περί το 1/100 των διαστηµάτων µεταξύ των κροσσών του µοτίβου. Έτσι εάν το διάκενο αυτό είναι για παράδειγµα 1 cm τότε η αναµενόµενη ακρίβεια µέτρησης είναι της τάξης του 0,1 mm. Τα συστήµατα αυτά βασίζονται συνήθως σε µία από δύο βασικές αρχές λειτουργίας: είτε µε χρήση µετασχηµατισµού Fourier, είτε µε χρονική µετατόπιση φάσης. Κάθε προσέγγιση έχει τα πλεονεκτήµατα και τους υποστηρικτές της. Τα περισσότερα εµπορικά συστήµατα αυτής της κατηγορίας βασίζονται στη χρονική µετατόπιση φάσης, καθώς η τεχνική αυτή έχει αναλυθεί σηµαντικά σε ερευνητικό επίπεδο και είναι σε µερικές περιπτώσεις ευκολότερη στην εφαρµογή της έναντι της άλλης µεθόδου.Ένα από τα σηµαντικότερα χαρακτηριστικά των τεχνικών στην κατηγορία αυτή είναι ότι σε γενικές γραµµές η ακρίβειά τους είναι κλιµακούµενη. Αυτό σηµαίνει ότι τείνουν να µετρούν µε µεγαλύτερη ακρίβεια τα µικρά από ότι ταµεγάλα αντικείµενα. Για τα περισσότερα συστήµατα το χαρακτηριστικό αυτό είναι συνυφασµένο µε τον τρόπο που σχεδιάστηκαν. Περιορισµοί στην ακρίβειά τους πηγάζουν από το γεγονός ότι µια ψηφιακή εικόνα του µοτίβου φωτός έχει περιορισµένο εύρος ζώνης. Το εύρος αυτό ορίζεται από την ανάλυση που παρέχει το οπτικό αισθητήριο που χρησιµοποιεί το εκάστοτε σύστηµα και τοβάθος χρώµατος µε το οποίο ψηφιοποιείται η εικόνα. Βασικά, όσο µεγαλύτεροτο πλήθος των εικονοστοιχείων στον οπτικό αισθητήρα τόσο καλύτερη η ανάλυση και τόσο µικρότερο µπορεί να είναι το διάκενο µεταξύ των κροσσών του µοτίβου για δεδοµένο µέγεθος αντικειµένων. Καθώς η ακρίβεια των συστηµάτων είναι στενά δεµένη µε το µέγεθος των κροσσών του µοτίβου, µικρότεροι κροσσοί οδηγούν σε µεγαλύτερη ακρίβεια. Επίσης καθώς το βάθος χρώµατος ψηφιοποίησης µεγαλώνει γίνεται όλο και µεγαλύτερη η ικανότητα διαχωρισµού σηµείων εντός του κροσσού µοτίβου οδηγώντας σε περαιτέρω αύξηση της ακρίβειας.Πολλά από τα συστήµατα της κατηγορίας εφαρµόζουν την τεχνική τµηµατικής ψηφιοποίησης για µεγάλες επιφάνειες (για µεγαλύτερη ακρίβεια) και στη συνέχεια χρησιµοποιούν λογισµικά για τη συνένωση των τµηµατικών σαρώσεων. Φυσικά και εδώ υπάρχουν όρια και η διαδικασία απαιτεί περισσότερο χρόνο ψηφιοποίησης.
Άλλοι σηµαντικοί περιορισµοί αυτών καθώς και κάθε οπτικού συστήµατος που βασίζεται σε διασκορπισµό φωτός από µια επιφάνεια είναι:
- Συνήθως αποτυγχάνουν στη µέτρηση σκούρων ή µαύρων αντικειµένων.Η απολύτως συµβατή προς αυτά επιφάνεια µέτρησης είναι µια οµαλήλευκή επιφάνεια χωρίς αντανακλάσεις. Έτσι καθίστανται καλή επιλογήγια τα περισσότερα από τα έργα γλυπτικής
- Τις περισσότερες φορές, τα γυαλιστερά αντικείµενα µε ανακλαστικές επιφάνειες αποτελούν σηµαντικό πρόβληµα. Σήµερα, βέβαια, υπάρχουνειδικές τεχνικές που αντιµετωπίζουν και το πρόβληµα αυτό. Στη γενική όµως περίπτωση, δεν είναι δυνατή η µέτρηση αντικειµένων µε υψηλή ανακλαστικότητα ή διάφανων αντικειµένων.
- Η ύπαρξη µοτίβων ή σηµαδιών στην επιφάνεια όπως για παράδειγµα ζωγραφική πάνω σε κεραµικά µπορεί να δηµιουργήσει προβλήµατα στο σύστηµα οδηγώντας σε καταστάσεις ασάφειας εντοπισµού των προβαλλόµενων µοτίβων.
- Επιφάνειες µε µεγάλη γκάµα καµπυλοτήτων µπορεί να δηµιουργήσουν πρόβληµα. Πολύ απότοµες ακµές µπορεί επίσης να εισάγουν δυσκολίες.
- Ένα σηµαντικό χαρακτηριστικό των συστηµάτων είναι ότι παράγουν αυτό που καλείται «νέφος σηµείων» και όχι ολοκληρωµένες επιφάνειες.Στα παραγόµενα δεδοµένα δεν υπάρχει κάποιου είδους πληροφορία αποκλειστικής σύνδεσης µεταξύ των σηµείων και έτσι αυτή πρέπει να οριστεί στη συνέχεια.
Αλλά ας πάρουµε τα πράγµατα από την αρχή: ο λόγος για τον οποίο βλέπουµε αντικείµενα είναι γιατί το φως ανακλάται πάνω τους. Το φως έχει τρεις σηµαντικές ιδιότητας: ένταση, συχνότητα και φάση. Μια ασπρόµαυρη εικόνα αναπαριστά µόνο την ένταση. Μια έγχρωµη εικόνα αναπαριστά τις δύο πρώτες ιδιότητες, ένταση και συχνότητα. Μόνο το ολόγραµµα µπορεί να συλλάβει και να αναπαραστήσει και τις τρεις ιδιότητες. Το φως που προέρχεται από διαφορετικά σηµεία του αντικειµένου έχει διανύσει διαφορετικό µήκος αποστάσεων και έχει, συνεπώς, διαφορετική φάση. Έτσι, η πληροφορία της τρισδιάστατης δοµής του αντικειµένου βρίσκεται στη φάση. Με έλεγχο της φάσης του φωτός που προσπίπτει στο αντικείµενο µπορούµε να εξασφαλίσουµε ότι όλη η πληροφορία φάσης στο ολόγραµµα προέρχεται από το αντικείµενο,που σηµαίνει ότι θα έχουµε καταγράψει τη συνολική πληροφορία τρισδιάστατης µορφής του αντικειµένου. Κατά την απεικόνιση, το ολόγραµµαεµφανίζει παράλλαξη, δηλαδή βλέπουµε ένα τρισδιάστατο αντικείµενο και εάν µετακινήσουµε τη θέση όρασής του φέρνουµε άλλα τµήµατα της επιφάνειάςτου στο οπτικό µας πεδίο. Ακριβώς όπως θα γινόταν εάν το αντικείµενο είχε φυσική παρουσία.
∆ύο είναι οι προσεγγίσεις στην ολογραφία µε υπολογιστές: η ψηφιακή ολογραφία και η τεχνητά δηµιουργηµένη ολογραφία µέσω υπολογιστή. Και οι δύο έχουν σηµαντικές προοπτικές στη σύλληψη και απεικόνιση τρισδιάστατων πολιτιστικών αντικειµένων.
Ψηφιακή ολογραφία (digital holography) είναι η διαδικασία της καταγραφής ολογράµµατος µε οπτικά αισθητήρια και η αποθήκευσή του σε υπολογιστή. Στη διαδικασία δεν εµπλέκεται πλέον κάποιο υγρό χηµικό. Η προοπτική της µεθόδου είναι πολύ µεγάλη. Επειδή η εικόνα µπορεί να αποκατασταθεί µέσω λογισµικού είναι δυνατή η εξαγωγή του τρισδιάστατου σχήµατος µε µαθηµατικές µεθόδους. Τα ψηφιακά ολογράµµατα είναι δυνατό να απεικονιστούν µε δύο τρόπους:
- Ως πραγµατικά ολογράµµατα µε όλες τις ιδιότητες παράλλαξης των τυπικών ολογραµµάτων, µέσω της «εγγραφής» των δεδοµένων των ολογραµµάτων σε µια συσκευή που ονοµάζεται χωρικός διαµορφωτής φωτός (spatial light modulator) και µε τον φωτισµό τους είτε µε φως από laser είτε µε φως από σηµειακή πηγή λευκού φωτός.
- Μέσω του υπολογισµού της κυµατοµορφής από το ολόγραµµα εντός του υπολογιστή και στη συνέχεια υπολογισµού της εικονικής αναπαράστασής του σε οθόνη υπολογιστή µε τυπικές µεθόδους απεικόνισης τρισδιάστατων γραφικών.
Τέλος, µία ακόµη τεχνική που µπορεί να αποτελέσει αντικείµενο µελέτης για τα αντικείµενα της κλίµακας που µελετούµε στη συγκεκριµένη παράγραφο είναι η τοµογραφία. Τοµογραφία είναι η διαδικασία συλλογής τρισδιάστατων ογκοµετρικών δεδοµένων από σειρά δισδιάστατων εικόνων τοµών. Η µέθοδος βρίσκει σήµερα µεγαλύτερη εφαρµογή στην ιατρική και την αεροδιαστηµική. Είναι ικανή για υψηλή ακρίβεια, ειδικά για µικρά αντικείµενα. Το βασικό πλεονέκτηµά της έγκειται στην ικανότητα σύλληψης και αναδηµιουργίας εσωτερικής πληροφορίας. Η πλέον διαδεδοµένη µορφή της εκφράζεται µε τηχρήση ακτίνων X, όπου γίνεται χρήση ενός ποµπού ακτίνων X χαµηλής ενέργειας. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν επίσης και µέθοδοι οπτικής και ακουστικής τοµογραφίας, αλλά είναι ακόµη σε πρώιµο στάδιο εξέλιξης σε σχέση µε την τοµογραφία ακτίνων X.
Η τοµογραφία όταν εφαρµόζεται σε ανθρώπους βασίζεται στο ότι το σώµα των ανθρώπων παρουσιάζει διαφοροποίηση ως προς το υλικά, π.χ. κόκκαλα,µύες, υγρά, αέρια, κλπ. Καθένα από τα υλικά αυτά απορροφά µέρος των ακτίνων X σε διαφορετικό ποσοστό, και, συνεπώς, καθώς οι ακτίνες διατρέχουν το σώµα προκύπτει εικόνα χαρακτηριστική της διαδροµής που διανύθηκε και των υλικών που συναντήθηκαν. Για το λόγο αυτό η τοµογραφία ακτίνων Χ ανθρώπινου σώµατος θεωρείται πλούσια σε πληροφορία. Γενικά, όµως, δεν µπορεί να λεχθεί το ίδιο και για τα πολιτιστικά αντικείµενα. Υπάρχουν εξαιρέσεις, αλλά παίρνοντας για παράδειγµα τα αγάλµατα, υπάρχει πολύ µικρή διαφοροποίηση στα εσωτερικά υλικά και, έτσι, η τοµογραφία µπορεί να συλλάβει µικρά ποσοστά πληροφορίας. Φυσικά υπάρχουν και εξαιρέσεις, όπως για παράδειγµα σε εφαρµογές ανοίγµατος σαρκοφάγων.
4 Τεχνικές ψηφιοποίησης αντικειµένων µεγάλου µεγέθους
Στην κατηγορία αυτή αναφερόµαστε σε αντικείµενα µεγαλύτερα από 2 µέτρα (µπορεί να φτάνουν τα 100 µέτρα). Ενώ υπάρχουν πολλές τεχνικές για τηµέτρηση µεσαίων αντικειµένων στην εν λόγω κλίµακα, υπάρχει γενικά µια έλλειψη µεθόδων στην κατηγορία αυτή. Στο τέλος της κλίµακας το πρόβληµα ανάγεται σε τεχνικές ψηφιοποίησης χώρων.
Εδώ υπάρχουν δύο βασικές οικογένειες µεθόδων:
- Στην πρώτη οικογένεια, οι µέθοδοι βασίζονται στην ιδέα του «οπτικού radar». Στην απλούστερη περίπτωση µια πηγή εκπέµπει ακτίνες laser οι οποίες είναι διαµορφωµένες είτε κατά πλάτος είτε κατά συχνότητα. Η ακτίνα ανακλάται από το στόχο προς µέτρηση και ανιχνεύεται από το σύστηµα µέτρησης. Με εξέταση της κατάστασης διαµόρφωσης της ακτίνας που ανιχνεύεται είναι δυνατός ο υπολογισµός του χρόνου που χρειάστηκε για να διανυθεί η αντίστοιχη απόσταση της ακτίνας από τον ποµπό στο αντικείµενο και πίσω στο δέκτη. Γνωρίζοντας την ταχύτητα του φωτός στον αέρα είναι δυνατός ο υπολογισµός της απόστασης που διανύθηκε. Τα συστήµατα αυτά είναι γνωστά ως συστήµατα «χρόνου πτήσης» (“time of flight”). Στην κατηγορία αυτή υπάρχουν διαθέσιµες εµπορικές συσκευές µε δυνατότητα µέτρησης πολλαπλών σηµείων και ακολουθιακής σύνθεσης µιας ολοκληρωµένης τρισδιάστατης σκηνής. Οι καλύτερες τεχνικές έχουν ακρίβεια περί τα 5 χιλιοστά για αποστάσεις λειτουργίας περί τα 3 µέτρα και άνω. Το προφανές µειονέκτηµα είναι ότι πρόκειται για σύστηµα που βασίζεται σε σηµεία, δηλαδή αποτελούν µια µεγέθυνση των συστηµάτων τριγωνοποίησης και συνεπώς απαιτείται σηµαντικός χρόνος για τη συλλογή του συνόλου των απαιτούµενων δεδοµένων.
- Στη δεύτερη οικογένεια µέτρησης µεγάλων αντικειµένων ανήκουν τεχνικές φωτογραµµετρίας. Η βασικότερη των τεχνικών αυτών είναι η γνωστή «καθοδηγούµενη στερεο-φωτογραµµετρία». Στην τεχνική αυτή χρησιµοποιούνται σηµεία αναφοράς, τα οποία ορίζονται στην επιφάνεια των προς µέτρηση αντικειµένων και λαµβάνεται τουλάχιστον ένα ζεύγος φωτογραφιών από διαφορετικές γωνίες. Μέσω της ταύτισης των σηµείων αναφοράς, είτε αυτόµατα είτε όχι, καθίσταται δυνατή η ανάκτηση πληροφορίας τρισδιάστατης γεωµετρίας µε τη µέτρηση απόστασης από το επίπεδο λήψης των φωτογραφιών. Η µέθοδος δίνει, προφανώς, καλύτερα αποτελέσµατα όταν στα αντικείµενα ή, γενικά, στη σκηνή υπάρχουν επίπεδες επιφάνειες µε λίγα σηµεία αναφοράς. Είναι,γενικότερα, µέθοδος που ενδείκνυται περισσότερο για την ψηφιοποίηση µνηµείων ή χώρων.