Applicazioni

Il caso d’uso Turismo 4.0 mira a sviluppare un sistema di virtualizzazione di monumenti, musei, edifici storici e ambienti naturali in grado di consentire, da un lato, una visita “in remoto” attraverso speciali sistemi di visualizzazione e, dall’altro, una visita più immersiva grazie all’utilizzo di sistemi VR/AR.

Turismo 4.0 ha tre azioni: (i) sviluppo di un sistema per la veloce virtualizzazione di spazi fisici tramite l’uso di lettori ottici (fotogrammetria) in grado di fornire una ricostruzione virtuale dell’ambiente reale; (ii) sviluppo di un agevole sistema di inserimento di contenuti all’interno della ricostruzione virtuale in grado di fornire informazioni al visitatore “virtuale” ed interconnessione degli stessi contenuti con l’ambiente fisico, da fruire attraverso sistemi AR/VR; (iii) sviluppo di un sistema per l’accessibilità degli edifici storico-monumentali che non dispongono di sufficiente personale per la sorveglianza.

Il piano di lavoro di Turismo 4.0 include la progettazione e realizzazione di un dispositivo che permetta l’acquisizione istantanea di una serie di immagini di un oggetto da angolature diverse, adatte alla ricostruzione 3D basata su fotogrammetria. 

I prodotti di Turismo 4.0 saranno validati nei luoghi del progetto.

Nell’ambito del rilievo dell’architettura storica e di siti archeologici e museali, negli ultimi anni sono state sviluppate tecnologie di elevata precisione quali i laser scanner 3D e, in tempi più recenti, le tecnologie Structure From Motion (SFM). I laser scanner 3D sono riconosciuti tra gli strumenti di rilievo e di rappresentazione dell’architettura di maggior precisione. Il loro utilizzo si rende necessario per le operazioni più accurate e per gli oggetti più articolati, permettendo di ottenere risultati grafici e di modellazione definiti in dettaglio. La tecnica SFM è basata su algoritmi di computer vision e consente di estrare i punti notevoli dalle singole foto, rilevando così le coordinate nello spazio dei punti stessi. In questi ultimi anni sono stati avviati studi sistematici e ricerche relative alla documentazione e la rappresentazione virtuale 3D del patrimonio storico architettonico, e di alcuni siti museali nel settore archeologico di notevole interesse (siti UNESCO).

L’innovazione consiste nella possibilità di elaborare modelli virtuali di manufatti storici sia architettonici che archeologici, tramite VR/AR, in tempi che in precedenza erano impensabili e con un dettaglio apprezzabile.

Il caso d’uso case UNESCO-VR (“Applicazione di metodologie VR a siti archeologici facenti parte del Patrimonio dell’Umanità dell’UNESCO”) prevede di sviluppare oggetti 3D per scenari VR/AR che riguardino gli edifici storico-monumentali, i complessi architettonici di notevole valenza storica e i siti museali facenti parte dei luoghi del progetto.

In MONRAD (“Sistema innovativo per il monitoraggio della stabilità degli edifici mediante il tracciamento della radiazione cosmica”), le tecniche di rilevazione dei raggi cosmici sono impiegate per la realizzazione di un sistema di monitoraggio della stabilità di edifici storici, dove i vincoli di conservazione sono rigidi e l’evoluzione temporale dei fenomeni di deformazione in fase di studio possono essere dell’ordine di mesi o anni. I raggi cosmici sono per lo più composti, al livello del mare, da muoni di alta energia capaci di attraversare chilometri di roccia. Essi costituiscono una sonda naturale che può essere utilizzata per studiare la struttura della materia. MONRAD si propone di usare i muoni per monitorare la stabilità statica delle strutture di interesse mediante il loro tracciamento con rivelatori opportunamente disposti lungo tutta/attorno alla struttura di interesse. La risoluzione prevista permetterà di misurare una deriva dalla posizione statica iniziale pari a pochi centesimi di millimetro. Lo studio è dedicato soprattutto alle strutture in cui devono essere applicati severi vincoli di non invasività delle tecniche di monitoraggio che possono essere impiegati.

Il sistema di rivelatori avrà un’efficienza prossima al 100%, sarà stabile nel tempo, a basso consumo energetico, robusto e affidabile, in grado di memorizzare dati in modo continuo e dotato di un sistema di comunicazione per interfacciarsi con il sistema di acquisizione dati, controllo e visualizzazione.

La combinazione delle informazioni ottenute dal sistema di monitoraggio, combinate con un sistema di visualizzazione VR, consentirà la realizzazione di un modello dinamico di un edificio o di una struttura che consentirà l’identificazione di settori critici, la prevenzione di crolli e la pianificazione di interventi di conservazione. Conoscendo, poi, la composizione degli elementi portanti dell’edificio sarà possibile modellare il comportamento dinamico a seguito di sollecitazioni esterne, quali frane o terremoti.

Il caso d’uso CoReV-Lab (Cognitive rehabilitation virtual reality laboratory) consiste in un complesso sistema di riabilitazione cognitiva basato sull’utilizzo di dispositivi tecnologici che utilizzano VR/AR per il trattamento di disturbi cognitivi acquisiti. Le app che verranno realizzate andranno a riprodurre ambienti ed attività di vita quotidiana e saranno utilizzate attraverso dispositivi di ultima generazione che successivamente potranno essere immessi nel mercato di riferimento. Lo use case prevede di utilizzare un modello maggiormente evoluto delle tecnologie ICT sia per il monitoraggio che per la riabilitazione. Gli strumenti tecnologici saranno collegati ad appositi software che verranno sviluppati allo scopo per ricreare ambientazioni e oggetti 3D simili a quelli della vita reale. Inoltre, si avranno interazioni con personaggi e oggetti all’interno dell’ambiente virtuale utilizzando apposite strumentazioni. Ambientazioni e oggetti più simili a quelli reali favoriranno la spontaneità della risposta e una riduzione dell’ansia in quanto, trattandosi di uno scenario “protetto”, i rischi legati agli apprendimenti in ambiente naturale saranno ridotti.

L’iniziativa si basa sulla collaborazione tra i partner del progetto BLABS e IRCCS-OASI e, in tale contesto, intende rafforzare il rapporto tra innovazione industriale ed innovazione sociale.

L’obiettivo di ADnet (Alzheimer Disease network) è quello di uniformare i criteri diagnostici utilizzati per i pazienti affetti da Malattia di Alzheimer presenti sul territorio regionale tramite l’utilizzo di metodiche classiche affiancate a tecniche innovative di VR/AR, nonché all’analisi 3D di immagini biomediche, allo scopo di creare una banca dati utile ai fini diagnostici, epidemiologici e di monitoraggio delle terapie.

Il caso d’uso sarà realizzato di concerto con i Comuni coinvolti nel progetto 3DLab-Sicilia che faranno da interfaccia con i locali medici di famiglia e le varie strutture sanitarie del territorio di competenza per la disseminazione delle informazioni relative allo studio, la formazione degli operatori sanitari, nonché per il reclutamento dei pazienti.

I dati provenienti dai test effettuati dai pazienti affetti da disturbi cognitivi saranno automaticamente convogliati in un database centralizzato. Tali informazioni costituiranno la base per un sistema di data mining tramite il quale sarà possibile estrapolare le correlazioni statistiche tra test diagnostici multidimensionali (test neuropsicologici tradizionali, test in VR, analisi 3D di immagini biomediche, analisi genetiche) per una valutazione quanto più completa e accurata della malattia. Le fasi saranno: (i) somministrazione dei test classici relativi alla valutazione delle capacità attentive, di richiamo della memoria, del linguaggio, dell’orientamento e della capacità di svolgere comandi semplici somministrati in formato elettronico tramite app AR dedicate su tablet; (ii) somministrazione di test per la valutazione delle funzioni esecutive e della memoria spaziale tramite VR al fine di interagire con oggetti e ambientazioni quanto più simili a quelle della vita reale. I test su dispositivi VR indossabili saranno realizzati al fine di rendere semplice e maneggevole l’utilizzo sia per i pazienti che per gli operatori; (iii) analisi 3D delle immagini biomediche già effettuate dai pazienti nei vari centri di riferimento; (iv) analisi dei principali marker diagnostici genetici.

Sebbene la Malattia di Alzheimer sia la forma di demenza più frequente nell’anziano, esiste un ampio ventaglio di patologie in grado di portare ad un deterioramento del sistema cognitivo, ad esempio le demenze vascolari, le forme fronto-temporali o la malattia dei corpi di Lewi. Una delle problematiche più diffuse è rappresentata dalla difficoltà nella diagnosi differenziale tra queste patologie cui consegue la somministrazione di terapie non adeguate con spreco non indifferente di risorse del sistema sanitario. ADnet contribuirà a rendere la diagnosi più accurata, con notevoli vantaggi sia dal punto di vista sanitario che economico.

La capillaroscopia costituisce una delle principali metodiche di indagine non invasiva per lo studio precoce di numerose patologie del microcircolo; mutazioni morfologiche e densitometriche sono infatti collegate a malattie quali lichen planus, pemfigo e pemfigoide, diabete, ipercolesterolemia, sclerodermia, sindrome di Sjögren e artrite reumatoide. In quest’ambito, le attuali tecniche sono spesso limitate all’analisi supervisionata di singole microfotografie della zona periungueale poiché facilmente controllabile, accessibile e pertanto accettata dal paziente. Più recentemente, la sonda ottica del videocapillaroscopio è stata applicata alla mucosa orale che permette una più facile investigazione del microcircolo periferico in virtù delle sue proprietà istologiche ma purtroppo tale analisi non permette l’uso di sonde automatiche e implica notevoli difficoltà nella stabilizzazione delle immagini acquisite, considerando soprattutto l’elevato ingrandimento (150x) e il campo visivo estremamente ridotto (circa 1.8 mm quadrati).

SIMAM (Sviluppo e Integrazione di Metodologie di AR per l’Analisi non invasiva della Microcircolazione arteriosa-venosa per il supporto alla diagnosi) intende sviluppare una metodica innovativa per la segmentazione automatica delle immagini della mucosa orale e di estendere successivamente lo studio a differenti distretti, al fine di aumentare il numero delle patologie identificabili. Un capillaroscopio Horus200 sarà messo a disposizione da UNIPA, in grado di mettere in evidenza i singoli globuli rossi, grazie al suo funzionamento in fluorescenza con l’emoglobina (f=405 nm). Grazie ad esso, sarà possibile il calcolo esatto del flusso ematico e, sfruttando l’elevata velocità del video acquisito (fino a 120 fps), si potranno applicare innovativi algoritmi di registrazione automatica su coppie di fotogrammi prossimi temporalmente per visualizzare i microvasi. I dati saranno visualizzati con una interfaccia AR, in tempo reale o offline, per consentire una semplice interpretazione e per ridurre il rischio di errori diagnostici. A tal fine, verrà usato un software realizzato con tecniche di programmazione parallela che potrà essere eseguito su GPU, il cui archetipo computazionale si sta diffondendo anche nel mercato degli smartphone.

SIMAM consentirà, a differenza di quanto attualmente possibile con le attrezzature presenti sul mercato, di estendere la diagnosi a ulteriori mucose (anale, vaginale) grazie alla miniaturizzazione delle componenti previste e a opportune soluzioni ergonomiche. Le piccole dimensioni dello strumento e il suo ridotto consumo energetico consentiranno il trasferimento dell’ambiente di analisi direttamente su sistemi mobili di ultima generazione, come tablet e cellulari. Infine, siccome l’assorbimento della luce emessa dalla sonda è proporzionale alla profondità dell’emoglobina, sarà possibile una ricostruzione tridimensionale in VR, utile per una più dettagliata comprensione del microcircolo.

L’obiettivo di VCC (Virtual Customer Care) è creare un sistema a supporto dell’assistenza tecnica da remoto, grazie all’ausilio di tecnologie di realtà virtuale, per le “vending machine” prodotte dal partner ORANFRESH. 

VCC fornirà un’esperienza di Immersive Learning con medio grado di interazione grazie alla simulazione di scenari complessi riguardanti il technical environment del distributore automatico garantendo il senso di presenza fisica e coinvolgimento, una volta indossato il visore, così realistico da garantire concreti risultati in termini di apprendimento e miglioramento delle competenze. Con la VR i clienti di ORANFRESH si prepareranno ad affrontare situazioni reali che si possono verificare durante la gestione e la manutenzione dei macchinari, quali per esempio la riparazione di diverse parti elettriche o meccaniche, la sostituzione di componenti critici, l’installazione e l’avviamento dei distributori automatici e la configurazione degli apparati elettronici ad essi collegati, quali sistemi di pagamento, telemetria, ecc. 

Lo sviluppo di VCC verrà fatto in modo da ricreare in modo dettagliato l’ambiente di lavoro, grazie al quale l’utente potrà vedere in prima persona l’evoluzione di un evento che si verifica nella realtà durante la manutenzione ordinaria e straordinaria.