Algorithms for on-line image registration from multiple views

Images of a scene, static or dynamic, are generally acquired at different epochs from different viewpoints. They potentially gather information about the whole scene and its relative motion with respect to the acquisition device. Data from different (in the spatial or temporal domain) visual sources can be fused together to provide a unique consistent representation of the whole scene, even recovering the third dimension, permitting a more complete understanding of the scene content. Moreover, the pose of the acquisition device can be achieved by estimating the relative motion parameters linking different views, thus providing localization information for automatic guidance purposes. Image registration is based on the use of pattern recognition techniques to match among corresponding parts of different views of the acquired scene. Depending on hypotheses or prior information about the sensor model, the motion model and/or the scene model, this information can be used to estimate global or local geometrical mapping functions between different images or different parts of them. These mapping functions contain relative motion parameters between the scene and the sensor(s) and can be used to integrate accordingly informations coming from the different sources to build a wider or even augmented representation of the scene. Accordingly, for their scene reconstruction and pose estimation capabilities, nowadays image registration techniques from multiple views are increasingly stirring up the interest of the scientific and industrial community. Depending on the applicative domain, accuracy, robustness, and computational payload of the algorithms represent important issues to be addressed and generally a trade-off among them has to be reached. Moreover, on-line performance is desirable in order to guarantee the direct interaction of the vision device with human actors or control systems. This thesis follows a general research approach to cope with these issues, almost independently from the scene content, under the constraint of rigid motions. This approach has been motivated by the portability to very different domains as a very desirable property to achieve. A general image registration approach suitable for on-line applications has been devised and assessed through two challenging case studies in different applicative domains. The first case study regards scene reconstruction through on-line mosaicing of optical microscopy cell images acquired with non automated equipment, while moving manually the microscope holder. By registering the images the field of view of the microscope can be widened, preserving the resolution while reconstructing the whole cell culture and permitting the microscopist to interactively explore the cell culture. In the second case study, the registration of terrestrial satellite images acquired by a camera integral with the satellite is utilized to estimate its three-dimensional orientation from visual data, for automatic guidance purposes. Critical aspects of these applications are emphasized and the choices adopted are motivated accordingly. Results are discussed in view of promising future developments.

On-line adaptive visual tracking

Visual tracking is the problem of estimating some variables related to a target given a video sequence depicting the target. Visual tracking is key to the automation of many tasks, such as visual surveillance, robot or vehicle autonomous navigation, automatic video indexing in multimedia databases. Despite many years of research, long term tracking in real world scenarios for generic targets is still unaccomplished. The main contribution of this thesis is the definition of effective algorithms that can foster a general solution to visual tracking by letting the tracker adapt to mutating working conditions. In particular, we propose to adapt two crucial components of visual trackers: the transition model and the appearance model. The less general but widespread case of tracking from a static camera is also considered and a novel change detection algorithm robust to sudden illumination changes is proposed. Based on this, a principled adaptive framework to model the interaction between Bayesian change detection and recursive Bayesian trackers is introduced. Finally, the problem of automatic tracker initialization is considered. In particular, a novel solution for categorization of 3D data is presented. The novel category recognition algorithm is based on a novel 3D descriptors that is shown to achieve state of the art performances in several applications of surface matching.

Tra società informazionale e prosumerismo: il citizen journalism e la partecipazione on line

I temi della ricerca riguardano il rapporto fra avvento del web e la modificazione dei processi di formazione di identità personale e sociale, della percezione dello spazio e del tempo, del prosumerismo digitale e delle varie forme di partecipazione ed associazione. Centrale è stata l’analisi del rapporto fra il Web 2.0 e la trasformazione delle forme di comunicazione a vari livelli, sia personali che sociali. Partendo da una analisi dei contesti socio-economici globali che hanno trasformato la società moderna nella società informazionale, è stato impostato un percorso di ricerca che approfondisse gli attuali criteri di strutturazione della propria identità, alla luce dell’avvento dei social network e delle reti virtuali di comunicazione come strumento preferenziale di socializzazione. La realtà delle reti sociali è stata analizzata in un’ottica di aggregazione spontanea mirata tanto alla comunicazione quanto alla tutela dei consumatori, e le trasformazioni portate dal Web 2.0 sono state la chiave di lettura per ridefinire i parametri della partecipazione dal basso generata dalla rete. Per comprendere la portata di tali trasformazioni nel contesto italiano è stato impostato un paragone tra l’uso del web negli Stati Uniti e in Italia, avendo le recente campagne elettorali dimostrato l’importanza del web nella partecipazione politica bottom-up; il percorso di ricerca ha dunque affrontato una comparazione di due casi, quello italiano e quello statunitense, finalizzato a comprendere l’attuale ruolo dell’utente nelle dinamiche di comunicazione mediatica. Per focalizzare al meglio le trasformazioni sociali generate dalla partecipazione on line è stato infine analizzato il caso del citizen journalism, per misurare, attraverso la metodologia dell’etnografia digitale, l’entità delle trasformazioni in corso. Il portale di giornalismo partecipativo YouReporter è stato il contesto privilegiato dove poter verificare le ipotesi iniziali circa le dinamiche di partecipazione, e il supporto di programmi di elaborazione statistica netnografica ha permesso di destrutturare al meglio tali dinamiche.

Web advertising. Le comunicazioni commerciali on-line.

La tesi ha ad oggetto lo studio e l’approfondimento delle forme di promozione commerciale presenti in Rete caratterizzate, più che da una normale evoluzione, da continue metamorfosi che ridefiniscono ogni giorno il concetto di pubblicità. L’intento è quello di analizzare il quadro giuridico applicabile alla pubblicità via Web, a fronte della varità di forme e di modalità che essa può assumere. Nel lavoro vengono passate in rassegna le caratteristiche che differenziano la pubblicità commerciale on-line rispetto a quella tradizionale; tra le quali, particolare rilievo assume la capacità d’istaurare una relazione – diretta e non mediata – tra impresa e consumatore. Nel prosieguo viene affrontato il problema dell’individuazione, stante il carattere a-territoriale della Rete, della legge applicabile al web advertising, per poi passare ad una ricognizione delle norme europee ed italiane in materia, senza trascurare quelle emanate in sede di autodisciplina. Ampio spazio è dedicato, infine, all’esame delle diverse e più recenti tecniche di promozione pubblicitaria, di cui sono messi in evidenza gli aspetti tecnico-informatici, imprescindibili ai fini di una corretta valutazione del tema giuridico. In particolare, vengono approfonditi il servizio di posizionamento a pagamento offerto dai principali motori di ricerca (keywords advertising) e gli strumenti di tracciamento dei “comportamenti” on-line degli utenti, che consentono la realizzazione di campagne pubblicitarie mirate (on-line behavioural advertising). Il Web, infatti, non offre più soltanto la possibilità di superare barriere spaziali, linguistiche o temporali e di ampliare la propria sfera di notorietà, ma anche di raggiungere l’utente “interessato” e, pertanto, potenziale acquirente. Di queste nuove realtà pubblicitarie vengono vagliati gli aspetti più critici ed esaminata la disciplina giuridica eventualmente applicabile anche alla luce delle principali decisioni giurisprudenziali nazionali ed europee in materia, nonché delle esperienze giuridiche nord-americane e di tipo autoregolamentare.