La proposta è volta all'acquisizione di uno scanner iperspettrale pan&tilt equipaggiato con due sensori operanti negli intervalli spettrali del visibile e del vicino infrarosso (VIS-NIR: 400-1000 nm e NIR: 1000-1700 nm, rispettivamente) e con una videocamera a colori (RGB). Il sistema acquisisce immagini iperspettrali di oggetti o scene di interesse sia indoor che outdoor, grazie alla movimentazione dei dispositivi installati su un treppiedi e alla facile trasportabilità e trova applicazione in numerosi settori di ricerca.
La strumentazione sarà collocata presso i nuovi locali del "Laboratorio di Ingegneria delle Materie Prime" situato presso la sede di Latina della Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale, dove opera la proponente e molti dei componenti il gruppo di ricerca, e potrà essere trasportata ovunque sia richiesto il suo utilizzo.
L'acquisizione di tale sistema consentirà a Sapienza di disporre di una tecnologia avanzata e versatile in grado di operare in campo, per lo sviluppo di applicazioni innovative in numerosi ambiti di ricerca. La proponente ha maturato una significativa esperienza nell'applicazione dell'analisi d'immagine iperspettrale in molti settori, operando a scala di laboratorio, e ha conseguito risultati rilevanti e innovativi a livello internazionale. La strumentazione portatile renderà possibile il trasferimento e la sperimentazione di applicazioni già sviluppate in laboratorio direttamente in situ, come ad esempio per il riconoscimento di materiali contenenti amianto e per il monitoraggio del processo di fitorimedio di suoli contaminati, colmando una lacuna attualmente esistente. Inoltre, la collaborazione con i componenti il gruppo di ricerca, provenienti da 16 differenti settori scientifico/disciplinari, da 7 Dipartimenti e 3 Macroaree, aprirà nuovi e interessanti scenari di ricerca interdisciplinare in diversi ambiti (i.e. ambiente, sicurezza, salute, beni culturali, agricoltura di precisione, materiali, analisi forensi).
L'innovatività della strumentazione richiesta è stata già evidenziata, ma si vuole sottolineare ancora una volta come essa sia legata principalmente al fatto che lo scanner iperspettrale pan&tilt consente l'esecuzione di indagini in numerosi ambiti di ricerca direttamente in situ, sostituendo, in tutto o in parte, le analisi convenzionali che normalmente si effettuano in laboratorio e che risultano più laboriose e "time-consuming".
Si tratta inoltre di una strumentazione che non risulta in dotazione nell'Ateneo Sapienza, la cui acquisizione consentirebbe non solo di effettuare un trasferimento in campo di molte applicazioni già sviluppate e dimostrate a scala di laboratorio dalla proponente, ma anche di sviluppare numerose azioni di ricerca innovative e interdisciplinari grazie alla collaborazione con i partecipanti alla presente richiesta.
Il sistema, consentendo analisi speditive (i.e. nessuna preparazione del campione) e sostenibili (i.e. nessun utilizzo di reagenti), permette di ottimizzare/automatizzare i processi di analisi e caratterizzazione degli oggetti o delle scene investigati/e di diversa origine e natura in maniera non distruttiva e non invasiva. Il dato ottenuto poi, una volta implementato il sistema automatico di classificazione, potrà essere analizzato velocemente fornendo i risultati utili alla ricerca e risparmiando tempo e risorse. Per alcune applicazioni sarà possibile condurre indagini altrimenti non effettuabili, a causa di: i) impossibilità del prelievo che non consentirebbe di fatto l'esecuzione dell'analisi (i.e. agricoltura di precisione: individuazione dello stress idrico, monitoraggio dello stato della vegetazione, ecc.; salute: acquisizione di immagini di parti del corpo di individui; analisi forensi direttamente sulla scena del crimine); ii) pericolosità del prelievo del campione (i.e. sicurezza: presenza di materiali contenenti amianto, rilevamento di composti esplosivi, ecc.); iii) difficoltà/impossibilità di effettuare il prelievo (i.e. beni culturali, reperti archeologici; materiali costituenti prodotti di grandi dimensioni).
Il vantaggio principale che si avrebbe con l'utilizzo di questa strumentazione è legato alla modalità e alla quantità di informazioni che è possibile acquisire attraverso ogni singola scansione. Per ciascun pixel dell'immagine vengono acquisiti infatti gli spettri in due diversi intervalli di lunghezze d'onda, caratteristici dei due sensori presenti nel sistema (VIS-NIR: 400-1000 nm; NIR: 1000-1700 nm). In questo modo è possibile ottenere informazioni dettagliate sull'oggetto investigato sia nella regione dello spettro elettromagnetico del visibile (da 400 a 700 nm) sia nella regione del vicino infrarosso (da 700 a 1700 nm), consentendo di rilevare informazioni anche non visibili all'occhio umano. Tali complesse strutture di dati (i.e. ipercubi) potranno essere elaborate mediante l'utilizzo di metodi chemiometrici al fine di caratterizzare, riconoscere e classificare gli oggetti o le scene, sviluppando così procedure di analisi automatiche innovative e originali.
La strumentazione sarà collocata presso i nuovi locali del "Laboratorio di Ingegneria delle Materie Prime" ubicato presso la sede di Latina della Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale dove opera la proponente e molti dei componenti il gruppo di ricerca, ma per le sue caratteristiche di facile trasportabilità e messa in opera, potrà essere impiegata ovunque sia richiesto il suo utilizzo. Infatti, diverse applicazioni sviluppate dalla proponente, alcune delle quali in collaborazione con componenti del gruppo di ricerca che operano presso la Sede di Latina (i.e. Antonio Currà, Eugenio Lendaro, Alberto Budoni, Sergio Pirozzoli), potranno essere sperimentate direttamente nell'ambito territoriale pontino attraverso l'interazione con gli stessi attori già coinvolti, nell'ambito di collaborazioni e progetti per applicazioni relative al settore bio-medicale, all'agricoltura di precisione e alla sperimentazione di parchi produttivi urbani (es: Progetto in corso UIA04-252 UPPER del Comune di Latina, co-finanziato dal Fondo Europeo per lo Sviluppo Regionale FESR 2014-2020), svolte però, anche se con successo, alla sola scala di laboratorio. Inoltre, la possibilità di utilizzo della strumentazione da parte dei componenti il gruppo di ricerca che operano in altri ambiti scientifici, favorendo l'interazione tra discipline e competenze diverse, potrà consentire lo sviluppo di importanti applicazioni, con un elevato livello di innovazione nell'approccio legato all'acquisizione delle informazioni e alla loro successiva elaborazione, in diversi ambiti di ricerca, come di seguito riportato.