Cromatometrica

Aguzzi et al 2013I due grandi pilastri della morfometria sono forma e dimensione, e nell’ultimo secolo gran parte degli sforzi metodologici sono stati dedicati a dissezionare e interpretare questa dicotomia, cercando di dominare i contrasti e le relazioni tra queste due componenti fondamentali della costituzione fenotipica, yin e yang della geometria dei corpi. In realtà c’è un altro aspetto fondamentale del fenotipo che fino ad ora è sfuggito alla quantificazione numerica della cabala biometrica, esterno al concetto di forma ma non di apparenza: il colore. Il colore è espressione di meccanismi biochimici che tradiscono condizioni nutrizionali e patologiche, sessuali e emozionali, ambientali e filogenetiche. I pionieri dello studio del colore sono stati gli antropologi, nel tentativo di quantificare la variazione della pigmentazione delle popolazioni umane. Oggi tecniche colorimetriche si utilizzano in molti settori produttivi, dal controllo di qualità alla produzione di alimenti o al monitoraggio ambientale via satellite. Gli approcci colorimetrici posso riguardare la quantificazione puntiforme del colore o la misura quantitativa del pattern di colore, ovvero il rapporto tra patches di colori differenti. In zoologia gli esempi ovviamente non mancano, e vanno da analisi eco-colorimetriche che analizzano la correlazione tra variazioni cromatiche e parametri ambientali in chiave adattativa (come per esempio in funzione di criptismo e predazione), a studi biogeografici su specie e popolazioni affini, includendo analisi tassonomiche e sistematiche. Lo scopo è trattare il colore come una variabile, o un insieme di variabili, per poter comparare e quantificare. Il colore è un fattore però molto meno convenzionale della dimensione o della forma di un oggetto, dipendendo dalle qualità fisiche dell’oggetto, dalla composizione del mezzo in cui viene emesso e percepito, dalla fonte di irradiazione che lo genera,  dalle caratteristiche di recezione del sensore che lo rileva e da quelle del sistema che lo codifica. Il punto decisivo a livello metodologico è la calibrazione colorimetrica, una normalizzazione del segnale che renda comparabili i valori. Ci sono diversi sistemi di calibrazione, ma la questione non è ufficialmente risolta e le proposte vanno dagli algoritmi polinomiali alle reti neurali. Il problema è ancora più sentito se si vogliono ottenere informazioni quantitative da immagini prese direttamente sul campo. Una proposta è prendere a prestito gli strumenti matematici della morfometria geometrica, in particolare la funzione interpolante thin-plate spline (TPS). L’idea è stata quella di considerare lo spazio colorimetrico come morfospazio. All’interno dell’immagine, la presenza di un riferimento colorimetrico standard consente, mediante il TPS, di calibrare ciascun pixel dell’immagine seguendo la “regola” di trasformazione del valore sull’immagine del colore delle patches colorimetriche rispetto al valore valore standard. Questo passaggio “deformante” nello spazio colorimetrico viene compiuto per ciascun pixel dell’immagine, ottenendo, in condizioni estreme, un errore inferiore al 4%, contro il 18% ottenuto dagli altri algoritmi commercialmente disponibili. Questo metodo, associato ad uno standard colorimetrico, consente quindi di trasformare la macchina fotografica o addirittura il nostro smartphone in uno strumento scientifico di campo. Il colore è informazione, la sua composizione è frutto di genetica e fisiologia, e la sua distribuzione parte integrante della geometria di un individuo. Alla lettera non fa parte dello “studio della forma”, ma ne è concettualmente una dimensione parallela, componente necessario e ribelle del fenotipo e della sua apparenza. Come sempre, un’immagine vale più di mille parole …  soprattutto se si trova il modo di farne vettori quantificabili.

Emiliano Bruner & Corrado Costa

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