Reverse Engineering tools: development and experimentation of innovative methods for physical and geometrical data integration and post-processing

In recent years, the use of Reverse Engineering systems has got a considerable interest for a wide number of applications. Therefore, many research activities are focused on accuracy and precision of the acquired data and post processing phase improvements. In this context, this PhD Thesis deals with the definition of two novel methods for data post processing and data fusion between physical and geometrical information. In particular a technique has been defined for error definition in 3D points’ coordinates acquired by an optical triangulation laser scanner, with the aim to identify adequate correction arrays to apply under different acquisition parameters and operative conditions. Systematic error in data acquired is thus compensated, in order to increase accuracy value. Moreover, the definition of a 3D thermogram is examined. Object geometrical information and its thermal properties, coming from a thermographic inspection, are combined in order to have a temperature value for each recognizable point. Data acquired by an optical triangulation laser scanner are also used to normalize temperature values and make thermal data independent from thermal-camera point of view.

Leopoli-Cencelle beyond virtual reality Documentazione, interpretazione e comprensione di una città medievale

La città medievale di Leopoli-Cencelle (fondata da Papa Leone IV nell‘854 d.C. non lontano da Civitavecchia) è stata oggetto di studio e di periodiche campagne di scavo a partire dal 1994. Le stratigrafie investigate con metodi tradizionali, hanno portato alla luce le numerose trasformazioni che la città ha subìto nel corso della sua esistenza in vita. Case, torri, botteghe e strati di vissuto, sono stati interpretati sin dall’inizio dello scavo basandosi sulla documentazione tradizionale e bi-dimensionale, legata al dato cartaceo e al disegno. Il presente lavoro intende re-interpretare i dati di scavo con l’ausilio delle tecnologie digitali. Per il progetto sono stati utilizzati un laser scanner, tecniche di Computer Vision e modellazione 3D. I tre metodi sono stati combinati in modo da poter visualizzare tridimensionalmente gli edifici abitativi scavati, con la possibilità di sovrapporre semplici modelli 3D che permettano di formulare ipotesi differenti sulla forma e sull’uso degli spazi. Modellare spazio e tempo offrendo varie possibilità di scelta, permette di combinare i dati reali tridimensionali, acquisiti con un laser scanner, con semplici modelli filologici in 3D e offre l’opportunità di valutare diverse possibili interpretazioni delle caratteristiche dell’edificio in base agli spazi, ai materiali, alle tecniche costruttive. Lo scopo del progetto è andare oltre la Realtà Virtuale, con la possibilità di analizzare i resti e di re-interpretare la funzione di un edificio, sia in fase di scavo che a scavo concluso. Dal punto di vista della ricerca, la possibilità di visualizzare le ipotesi sul campo favorisce una comprensione più profonda del contesto archeologico. Un secondo obiettivo è la comunicazione a un pubblico di “non-archeologi”. Si vuole offrire a normali visitatori la possibilità di comprendere e sperimentare il processo interpretativo, fornendo loro qualcosa in più rispetto a una sola ipotesi definitiva.

Tutela e valorizzazione delle produzioni agroalimentari di qualità attraverso strategie di brand management.Il modello Coop.

Questa tesi di dottorato verte sull'individuazione di politiche industriali atte ad implementare il mercato dei prodotti a denominazione di origine. Inevitabilmente, l’analisi economica dei prodotti agroalimentari tipici di qualità implica anche l’approfondimento e l’individuazione, delle problematiche connesse con la creazione di un valore addizionale per il consumatore, rispetto a quello dei prodotti standardizzati. Questo approccio richiama l’attenzione, da una parte, sulle caratteristiche della domanda e sulla disponibilità del consumatore a riconoscere e apprezzare questo plus-valore, dall’altra sulle strategie che l’offerta può attivare per conseguire un premium price rispetto al prodotto standardizzato. Le certificazioni comunitarie Dop, Igp e Stg oltre che il marchio di prodotto biologico racchiudono, solitamente, tali dinamiche valoriali ma sono tutt’oggi poco conosciute dai consumatori. Diversi studi internazionali dimostrano, infatti, che la maggioranza dei cittadini comunitari ignorano il significato delle certificazioni di qualità. L’ipotesi di fondo di questo studio si basa sulla possibilità di fidelizzare questi marchi con i brand della grande distribuzione già affermati, come quello di Coop. Analizzare gli effetti dell’introduzione di prodotti private label a denominazione di origine nel mercato della grande distribuzione organizzata italiana ci permetterebbe di comprendere se questo segmento di mercato può aiutare il settore delle Dop/Igp. Questo studio ha cercato di verificare se il prodotto private label a denominazione di origine, riesca a sfruttare il doppio binario di fiducia rappresentato dal marchio comunitario unito a quello dell’impresa di distribuzione. Per comprendere la propensione del consumatore a spendere di più per questi prodotti, abbiamo utilizzato l’analisi dell’elasticità della domanda sul prezzo dei dati scanner fornitici da Coop Adriatica. Siamo riusciti a dimostrare tale positivo connubio confermato anche da una indagine demoscopica effettuata ad hoc sui consumatori.

Geomorphological and statistical analysis on Ravenna dune fields changes, based on Terrestrial Laser Technology

Coastal sand dunes represent a richness first of all in terms of defense from the sea storms waves and the saltwater ingression; moreover these morphological elements constitute an unique ecosystem of transition between the sea and the land environment. The research about dune system is a strong part of the coastal sciences, since the last century. Nowadays this branch have assumed even more importance for two reasons: on one side the born of brand new technologies, especially related to the Remote Sensing, have increased the researcher possibilities; on the other side the intense urbanization of these days have strongly limited the dune possibilities of development and fragmented what was remaining from the last century. This is particularly true in the Ravenna area, where the industrialization united to the touristic economy and an intense subsidence, have left only few dune ridges residual still active. In this work three different foredune ridges, along the Ravenna coast, have been studied with Laser Scanner technology. This research didn’t limit to analyze volume or spatial difference, but try also to find new ways and new features to monitor this environment. Moreover the author planned a series of test to validate data from Terrestrial Laser Scanner (TLS), with the additional aim of finalize a methodology to test 3D survey accuracy. Data acquired by TLS were then applied on one hand to test some brand new applications, such as Digital Shore Line Analysis System (DSAS) and Computational Fluid Dynamics (CFD), to prove their efficacy in this field; on the other hand the author used TLS data to find any correlation with meteorological indexes (Forcing Factors), linked to sea and wind (Fryberger's method) applying statistical tools, such as the Principal Component Analysis (PCA).

Multimodal (EEG-fMRI) functional connectivity study of levodopa effect in Parkinson’s disease

Aim: To assess if the intake of levodopa in patients with Parkinson’s Disease (PD) changes cerebral connectivity, as revealed by simultaneous recording of hemodynamic (functional MRI, or fMRI) and electric (electroencephalogram, EEG) signals. Particularly, we hypothesize that the strongest changes in FC will involve the motor network, which is the most impaired in PD. Methods: Eight patients with diagnosis of PD “probable”, therapy with levodopa exclusively, normal cognitive and affective status, were included. Exclusion criteria were: moderate-severe rest tremor, levodopa induced dyskinesia, evidence of gray or white matter abnormalities on structural MRI. Scalp EEG (64 channels) were acquired inside the scanner (1.5 Tesla) before and after the intake of levodopa. fMRI functional connectivity was computed from four regions of interest: right and left supplementary motor area (SMA) and right and left precentral gyrus (primary motor cortex). Weighted partial directed coherence (w-PDC) was computed in the inverse space after the removal of EEG gradient and cardioballistic artifacts. Results and discussion: fMRI group analysis shows that the intake of levodopa increases hemodynamic functional connectivity among the SMAs / primary motor cortex and: sensory-motor network itself, attention network and default mode network. w-PDC analysis shows that EEG connectivity among regions of the motor network has the tendency to decrease after the intake the levodopa; furthermore, regions belonging to the DMN have the tendency to increase their outflow toward the rest of the brain. These findings, even if in a small sample of patients, suggest that other resting state physiological functional networks, beyond the motor one, are affected in patients with PD. The behavioral and cognitive tasks corresponding to the affected networks could benefit from the intake of levodopa.

Lateral spreading and associated slope processes in fractured rock slabs

Landslides of the lateral spreading type, involving brittle geological units overlying ductile terrains, are a common occurrence in the sandstone and limestone plateaux of the northern Apennines of Italy. These instability phenomena can become particularly risky, when historical towns and cultural heritage sites built on the top of them are endangered. Neverthless, the mechanisms controlling the developing of related instabilities, i.e. toppling and rock falls, at the edges of rock plateaux are not fully understood yet. In addition, the groundwater flow path developing at the contact between the more permeable units, i.e. the jointed rock slab, and the relatively impermeable clay-rich units have not been already studied in details, even if they may play a role in this kind of instability processes, acting as eventual predisposing and/or triggering factors. Field survey, Terrestrial Laser Scanner and Close Range Photogrammetry techniques, laboratory tests on the involved materials, hydrogeological monitoring and modelling, displacements evaluation and stability analysis through continuum and discontinuum numerical codes have been performed on the San Leo case study, with the aim to bring further insights for the understanding and the assessment of the slope processes taking place in this geological context. The current research permitted to relate the aquifer behaviour of the rocky slab to slope instability processes. The aquifer hosted in the fractured slab leads to the development of perennial and ephemeral springs at the contact between the two units. The related piping erosion phenomena, together with slope processes in the clay-shales led to the progressive undermining of the slab. The cliff becomes progressively unstable due to undermining and undergoes large-scale landslides due to fall or topple.