Realtà Aumentata applicata alla manutenzione tecnica di macchinari industriali

La tesi, svolta per il completamento della Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica, tratta la realizzazione di un progetto prototipo di Computer Vision (CV) e Realtà Aumentata (RA) per la manutenzione tecnica di macchinari industriali attraverso l'utilizzo di dispositivi mobili See-Through. Lo scopo è stato, oltre lo studio dello stato dell'arte in materia, provare con mano e rendere maggiormente visibili al pubblico questi nuovi rami dell'informatica. Il prototipo creato è stato inserito in un contesto aziendale, con misurazioni e prove sul campo. Partendo da una breve introduzione sulla realtà aumentata, nel primo capitolo viene descritto il progetto sviluppato, diviso in due sottoprogetti. Il primo, svolto solamente in una fase iniziale e presentato nel secondo capitolo, espone la realizzazione di un'applicazione mobile per lo streaming video con l'aggiunta di contenuti grafici aumentati. Il secondo, progettato e sviluppato in totale autonomia, rappresenta un prototipo demo di utilizzo della RA. La realizzazione viene illustrata nei capitoli successivi. Nel terzo capitolo si introducono gli strumenti che sono stati utilizzati per lo sviluppo dell'applicazione, in particolare Unity (per il development multi-piattaforma), Vuforia (per gli algoritmi di CV) e Blender (per la realizzazione di procedure di manutenzione). Il quarto capitolo, la parte più rilevante della trattazione, descrive, passo dopo passo, la creazione dei vari componenti, riassumendo in modo conciso e attraverso l'uso di figure i punti cardine. Infine, il quinto capitolo conclude il percorso realizzato presentando i risultati raggiunti e lasciando spunto per possibili miglioramenti ed aggiunte.

Applicazione della Tomografia con raggi X per la lettura virtuale di antichi manoscritti veneziani

Questo lavoro di tesi si inserisce in un progetto di ricerca internazionale denominato “Venice Time Machine” dove collaborano fianco a fianco l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne e l’Università Cà Foscari di Venezia. Grazie al coinvolgimento dell’Archivio di Stato di Venezia, decine di chilometri di documenti verranno digitalizzati e indicizzati, al fine di creare un database open access da utilizzare per la ricerca e l’istruzione. Molti di questi documenti tuttavia sono particolarmente fragili oppure, come nel caso di diversi testamenti, non sono mai stati aperti, per cui le tecniche tradizionali di digitalizzazione non sono applicabili. Di qui deriva l’interesse per sperimentare nuove tecniche non invasive al fine di digitalizzare e quindi rendere fruibili al pubblico anche questi documenti altrimenti inaccessibili. Lo scopo dell’analisi tomografica è quello di creare un modello 3D del documento, su cui effettuare successive elaborazioni al fine di ottenere una separazione virtuale delle pagine e quindi permetterne la lettura anche se il manoscritto è chiuso e non può essere aperto. In particolare in questo lavoro di tesi sono stati analizzati due testamenti: un testamento del 1679, usato come campione di prova per verificare la migliore sorgente di raggi X ai fini della ricostruzione tomografica e anche per valutare l’efficacia della tecnica, e il testamento Alchier-Spiera (dai nomi dei testatori), datato 1634, di maggiore interesse poiché ancora chiuso. I risultati ottenuti sono molto soddisfacenti, poiché elaborando le ricostruzioni tomografiche è possibile la lettura virtuale sia di parole che di intere frasi. Questo risultato porta nuova linfa al progetto che, di base, si pone l’obiettivo di convertire in formato digitale decine di km di testi conservati in Archivio, ma che ha trovato, in questo tipo di testamenti chiusi, un ostacolo molto difficile da superare.

Percezione depth guidata mediante proiezione virtuale di pattern

L’utilizzo di informazioni di profondità è oggi di fondamentale utilità per molteplici settori applicativi come la robotica, la guida autonoma o assistita, la realtà aumentata e il monitoraggio ambientale. I sensori di profondità disponibili possono essere divisi in attivi e passivi, dove i sensori passivi ricavano le informazioni di profondità dall'ambiente senza emettere segnali, bensì utilizzando i segnali provenienti dall'ambiente (e.g., luce solare). Nei sensori depth passivi stereo è richiesto un algoritmo per elaborare le immagini delle due camere: la tecnica di stereo matching viene utilizzata appunto per stimare la profondità di una scena. Di recente la ricerca si è occupata anche della sinergia con sensori attivi al fine di migliorare la stima della depth ottenuta da un sensore stereo: si utilizzano i punti affidabili generati dal sensore attivo per guidare l'algoritmo di stereo matching verso la soluzione corretta. In questa tesi si è deciso di affrontare questa tematica da un punto di vista nuovo, utilizzando un sistema di proiezione virtuale di punti corrispondenti in immagini stereo: i pixel delle immagini vengono alterati per guidare l'algoritmo ottimizzando i costi. Un altro vantaggio della strategia proposta è la possibilità di iterare il processo, andando a cambiare il pattern in ogni passo: aggregando i passi in un unico risultato, è possibile migliorare il risultato finale. I punti affidabili sono ottenuti mediante sensori attivi (e.g. LiDAR, ToF), oppure direttamente dalle immagini, stimando la confidenza delle mappe prodotte dal medesimo sistema stereo: la confidenza permette di classificare la bontà di un punto fornito dall'algoritmo di matching. Nel corso della tesi sono stati utilizzati sensori attivi per verificare l'efficacia della proiezione virtuale, ma sono state anche effettuate analisi sulle misure di confidenza: lo scopo è verificare se le misure di confidenza possono rimpiazzare o assistere i sensori attivi.

Acquisizione e modellazione 3D in ambito museale per nuove forme di accessibilità per ipovedenti

Il tema approfondito in questo elaborato è relativo a nuove forme di esperienze museali in grado di favorire una maggiore fruizione dei musei da parte dei visitatori portatori di disabilità sensoriali. L’obiettivo dello studio, reso possibile grazie alla collaborazione con il Comune di Riccione, l’Università di Bologna e il Museo del Territorio di Riccione, riguarda la riproduzione tattile 3D di alcuni manufatti di epoca romana rinvenuti nel territorio e l’implementazione di soluzioni di esplorazione dei modelli fisici con tecniche di realtà aumentata e feedback sonori per fornire al visitatore un’esperienza tattile/sensoriale sugli oggetti. La parte di competenza di questo elaborato riguarda principalmente due aspetti: il rilievo 3D effettuato su quattro diversi frammenti di due serie di lastre fittili, mediante l’utilizzo di scanner ad alta risoluzione e fotogrammetria digitale, e la successiva modellazione in ambiente digitale. Quest’ultima fase comporta l’elaborazione delle scansioni tramite software dedicati e la creazione di mesh per generare la stampa di copie fisiche 3D. In una fase successiva alla stampa 3D le copie saranno poi gestite con particolari tecnologie di esplorazione sensoriale che accompagneranno l’utente durante l’esperienza tattile con feedback sonori. La sperimentazione condotta in questa tesi vuole dimostrare come sia possibile portare ad una trasformazione del ruolo dei musei, da quello tradizionale di magazzino statico a quello di ambiente di apprendimento attivo a disposizione di tutti offrendo esperienze immersive ed educative.

Sviluppo in Mixed Reality: i design pattern nei principali framework di sviluppo.

L'obbiettivo della seguente tesi è quello di analizzare quali sono ad oggi i migliori framework per lo sviluppo di software in Mixed Reality e studiare i design pattern più utili ad uno sviluppatore in questo ambito. Nel primo capitolo vengono introdotti i concetti di realtà estesa, virtuale, aumentata e mista con le relative differenze. Inoltre vengono descritti i diversi dispositivi che consentono la realtà mista, in particolare i due visori più utilizzati: Microsoft Hololens 2 e Magic Leap 1. Nello stesso capitolo vengono presentati anche gli aspetti chiave nello sviluppo in realtà mista, cioè tutti gli elementi che consentono un'esperienza in Mixed Reality. Nel secondo capitolo vengono descritti i framework e i kit utili per lo sviluppo di applicazioni in realtà mista multi-piattaforma. In particolare vengono introdotti i due ambienti di sviluppo più utilizzati: Unity e Unreal Engine, già esistenti e non specifici per lo sviluppo in MR ma che diventano funzionali se integrati con kit specifici come Mixed Reality ToolKit. Nel terzo capitolo vengono trattati i design pattern, comuni o nativi per applicazioni in realtà estesa, utili per un buono sviluppo di applicazioni MR. Inoltre, vengono presi in esame alcuni dei principali pattern più utilizzati nella programmazione ad oggetti e si verifica se e come sono implementabili correttamente su Unity in uno scenario di realtà mista. Questa analisi risulta utile per capire se l'utilizzo dei framework di sviluppo, metodo comunemente più utilizzato, comporta dei limiti nella libertà di sviluppo del programmatore.

Studio, Progettazione e Sviluppo di Applicazioni di Realtà Mista Cooperative

Le esperienze cooperative in realtà mista. Che cosa sono? Quali sono gli scopi dietro il loro sviluppo? Che cosa aspetta uno sviluppatore che si avvicina a questi sistemi? Questa tesi cerca di rispondere a queste domande ponendo sotto esame diverse tecnologie di collocazione molto recente, analizzando un progetto preso come caso di studio e implementato tramite diversi strumenti. Al giorno d’oggi, la sfera della realtà mista/realtà aumentata si sta espandendo sempre di più, arrivando a sfiorare mondi che prima risultavano totalmente scollegati. Il mondo dello sviluppo in ambito gaming è entrato infine in questo panorama grazie alle tante similarità con certi tipi di applicazioni MR. Uno degli strumenti più utilizzati in questo ambito è Unity, un motore grafico utilizzato per creare videogiochi e non solo: in questo progetto si sfrutterà questo ambiente di sviluppo per realizzare una semplice applicazione in realtà mista cooperativa, che permetta quindi l’accesso a più utenti contemporaneamente e la loro interazione. Per farlo, si valuteranno diverse opzioni, in particolare due, Netcode for GameObjects e Photon PUN, provenienti da due ambienti diversi ma entrambe strettamente legate a Unity, cercando di ottenere lo stesso risultato ma con due strade diverse come base per un confronto. Basteranno queste tecnologie o ci vuole ancora altro per la realtà mista? Questo studio trova una base matura e pronta a uscire dal suo guscio? Oppure c’è ancora tanta strada da fare? Sulla base di questo verrà tenuto il confronto, cercando una risposta generale ma concreta. Questa tesi si dividerà in due parti: la parte introduttiva, che fornirà tutti i concetti sulla realtà mista necessari e un panorama sull’ambiente MR in generale. La seconda, invece, servirà a illustrare quali sono le sfide di uno sviluppo in questo mondo, usando un progetto applicativo come soluzione a queste sfide o almeno ad una loro parte.

Analisi di pushover 3D per strutture in c.a.

In the present study, a new pushover procedure for 3D frame structures is proposed, based on the application of a set of horizontal force and torque distributions at each floor level; in order to predict the most severe configurations of an irregular structure subjected to an earthquake, more than one pushover analysis has to be performed. The proposed method is validated by a consistent comparison of results from static pushover and dynamic simulations in terms of different response parameters, such as displacements, rotations, floor shears and floor torques. Starting from the linear analysis, the procedure is subsequently extended to the nonlinear case. The results confirm the effectiveness of the proposed procedure to predict the structural behaviour in the most severe configurations.

Applicazione di tecniche Laser a scansione nel rilevamento 3D di provini di conglomerato bituminoso

Obiettivo della tesi, oltre ad una descrizione della tecnica laser a scansione ed alla presentazione di alcune realizzazioni tipiche in ambito terrestre, è relazionare su una esperienza effettuata di recente su una applicazione particolare, il rilievo tridimensionale di campioni di pavimentazioni stradali in conglomerato bituminoso per documentarne la tessitura tramite parametri classici e nuovi indicatori resi possibili dal dato tridimensionale. L’attività di tesi si è concentrata soprattutto nei problemi della fase di acquisizione.

Advergaming e In-game advertising: Attori e contesti di una forma emergente di Internet marketing

Due nuove mode che si stanno propagando sempre più tra gli innumerevoli tentativi di realizzare nuovi formati di pubblicità on-line sono la pubblicità che diventa videogame gratuito, giocabile on-line o scaricabile, chiamata advergame, e la collocazione di pubblicità, oramai nella stragrande maggioranza dinamiche, nei videogames sopratutto di grandi software house, chiamata in-game advertising. Infatti nella società odierna i pubblicitari devono camuffare i consigli per gli acquisti per fare in modo che non vengano rifiutati. L'advergame in passato è stato lodato per il suo metodo innovativo di fare pubblicità. La sua caratteristica è la capacità di divertire e intrattenere l'utente ottenendo una connotazione non intrusiva e un effetto fidelizzante, peculiarità che fa di questo mezzo uno strumento potenzialmente molto valido. Si tratta, in parole povere, di videogames spesso multiplayer, nei quali gli scenari, gli oggetti e i personaggi evocano determinati brand o prodotti. Per quello che invece riguarda l'in-game advertising, si tratta di una forma particolarmente efficace di pubblicità che permette di ottenere dei tassi di ricordo rilevanti e che consente un elevato coinvolgimento emotivo. E' a livello della creazione degli spazi pubblicitari che si scatena la fantasia degli sviluppatori: se nei giochi sportivi basta trasporre in 3D gli spazi pubblicitari presenti solitamente nella realtà, in altre tipologie di gioco è necessario sfruttare parti dell'ambientazione o creare degli intermezzi atti allo scopo. Esempio tipico è quello di manifesti pubblicitari inseriti in spazi di gioco come le locande, soprattutto nei giochi di ruolo e nelle avventure grafiche. Gli investimenti in queste particolari forme di comunicazione, crescono a tassi elevatissimi e il business è molto allettante, non a caso le principali agenzie specializzate in materia sono state acquisite da grandi colossi: AdScape Media da Google e Massive Inc. da Microsoft. L'advergame e l'in-game advertising possono essere usati per lanciare un nuovo prodotto sul mercato, per rafforzare l'immagine del brand e per ottenere un database di utenti disposti ad essere sollecitati per ottenere in modo facile e non dispendioso riscontri su future attività di marketing. Perciò mi sono proposto di analizzare la situazione odierna del marketing, in particolare la parte che riguarda la pubblicità, i vantaggi ottenuti da questa scienza dallo sviluppo tecnologico, fattore che ha determinato la nascita dei due formati pubblicitari in esame e analizzati in seguito. Inoltre effettuerò l'analisi del fenomeno che vede i grandi colossi dell'IT tentare l'inserimento come agenzie intermediarie fra le software house da una parte e le grandi multinazionali dall'altra, queste ultime alla ricerca di nuovi canali più profittevoli dove sponsorizzare le proprie attività. Cercherò infine di capire le scelte di tutti gli attori che girano attorno a questi formati pubblicitari e i benefici che ne traggono per ipotizzare quale sarà il contesto che si andrà a delineare.