Modernizzazione dei sistemi satellitari di posizionamento globale (GNSS)

In questa tesi, sono esposti i sistemi di navigazione che si sono evoluti, parimenti con il progresso scientifico e tecnologico, dalle prime misurazioni della Terra, per opera della civiltà ellenica, circa 2.500 anni fa, sino ai moderni sistemi satellitari e ai mai tramontati sistemi di radionavigazione. I sistemi di navigazione devono rispondere alla sempre maggiore richiesta di precisione, affidabilità, continuità e globalità del servizio, della società moderna. È sufficiente pensare che, attualmente, il solo traffico aereo civile fa volare 5 miliardi di passeggeri ogni anno, in oltre 60 milioni di voli e con un trasporto cargo di 85 milioni di tonnellate (ACI - World Airports Council International, 2012). La quota di traffico marittimo mondiale delle merci, è stata pari a circa 650 milioni di TEU (twenty-foot equivalent unit - misura standard di volume nel trasporto dei container ISO, corrisponde a circa 40 metri cubi totali), nel solo anno 2013 (IAPH - International Association of Ports and Harbors, 2013). Questi pochi, quanto significativi numeri, indicano una evidente necessità di “guidare” questo enorme flusso di aerei e navi in giro per il mondo, sempre in crescita, nella maniera più opportuna, tracciando le rotte adeguate e garantendo la sicurezza necessaria anche nelle fasi più delicate (decollo e atterraggio per gli aeroplani e manovre in porto per le grandi navi). Nello sviluppo della tesi si proverà a capire quali e quanto i sistemi di navigazione possono assolvere al ruolo di “guida” del trasporto aereo e marittimo.

Un algoritmo di rotazione di immagini per la decorazione digitale ceramica

L'attività di tesi è stata svolta presso la divisione System Ceramics della società System Group S.p.A. di Fiorano Modenese (MO) che si occupa dello sviluppo di soluzioni per l'industria ceramica, tra cui la decorazione delle piastrelle. Tipicamente nelle industrie ceramiche la movimentazione dei pezzi è effettuata tramite nastro trasportatore e durante il trasporto i pezzi possono subire leggeri movimenti. Se il pezzo non viene allineato alla stampante prima della fase di decorazione la stampa risulta disallineata e vi possono essere alcune zone non stampate lungo i bordi del pezzo. Perciò prima di procedere con la decorazione è fondamentale correggere il disallineamento. La soluzione più comune è installare delle guide all'ingresso del sistema di decorazione. Oltre a non consentire un’alta precisione, questa soluzione si dimostra inadatta nel caso la decorazione venga applicata in fasi successive da stampanti diverse. Il reparto di ricerca e sviluppo di System Ceramics ha quindi ideato una soluzione diversa e innovativa seguendo l'approccio inverso: allineare la grafica via software a ogni pezzo in base alla sua disposizione, invece che intervenire fisicamente modificandone la posizione. Il nuovo processo di stampa basato sull'allineamento software della grafica consiste nel ricavare inizialmente la disposizione di ogni piastrella utilizzando un sistema di visione artificiale posizionato sul nastro prima della stampante. Successivamente la grafica viene elaborata in base alla disposizione del pezzo ed applicata una volta che il pezzo arriva presso la zona di stampa. L'attività di tesi si è focalizzata sulla fase di rotazione della grafica ed è consistita nello studio e nell’ottimizzazione del prototipo di applicazione esistente al fine di ridurne i tempi di esecuzione. Il prototipo infatti, sebbene funzionante, ha un tempo di esecuzione così elevato da risultare incompatibile con la velocità di produzione adottata dalle industrie ceramiche.

Algoritmi per la correzione di distorsioni in immagini

Studio, analisi ed implementazione di algoritmi esistenti per la correzione di distorsioni in immagini, con introduzione delle semplificazioni necessarie per la sua realizzazione in dispositivi embedded. Introduzione di nuovi metodi di semplificazione. Calibrazione di una telecamera o un sistema di telecamere stereo con lenti wide angle o fisheye tramite opencv.

Studio e implementazione di un algoritmo per il labeling di immagini

L’Image Labeling è una tecnica che si occupa di assegnare ad ogni pixel di un’immagine un valore, chiamato label (etichetta), in base a determinate caratteristiche dei punti vicini. Lo scopo del labeling è di semplificare e/o modificare la rappresentazione delle immagini al fine di ottenere qualcosa di più significativo e facile da analizzare.

Sviluppo e analisi di un algoritmo parallelo di riconoscimento di oggetti in immagini

Implementazione sequenziale e parallela dell'algoritmo Evolution Constructed feature per il riconoscimento di oggetti in immagini. Analisi dei risultati ottenuti dall'algoritmo tramite la precision e la recall. Confronto dei tempi di esecuzione delle due versioni dell'algoritmo al fine di valutare gli effettivi guadagni ottenuti tramite la parallelizzazione.

Remote sensing of volcanic plumes using the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER).

The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) has been used to quantify SO2 emissions from passively degassing volcanoes. This dissertation explores ASTER’s capability to detect SO2 with satellite validation, enhancement techniques and extensive processing of images at a variety of volcanoes. ASTER is compared to the Mini UV Spectrometer (MUSe), a ground based instrument, to determine if reasonable SO2 fluxes can be quantified from a plume emitted from Lascar, Chile. The two sensors were in good agreement with ASTER proving to be a reliable detector of SO2. ASTER illustrated the advantages of imaging a plume in 2D, with better temporal resolution than the MUSe. SO2 plumes in ASTER imagery are not always discernible in the raw TIR data. Principal Component Analysis (PCA) and Decorrelation Stretch (DCS) enhancement techniques were compared to determine how well they highlight a variety of volcanic plumes. DCS produced a consistent output and the composition of the plumes was easy to identify from explosive eruptions. As the plumes became smaller and lower in altitude they became harder to distinguish using DCS. PCA proved to be better at identifying smaller low altitude plumes. ASTER was used to investigate SO2 emissions at Lascar, Chile. Activity at Lascar has been characterized by cyclic behavior and persistent degassing (Matthews et al. 1997). Previous studies at Lascar have primarily focused on changes in thermal infrared anomalies, neglecting gas emissions. Using the SO2 data along with changes in thermal anomalies and visual observations it is evident that Lascar is at the end an eruptive cycle that began in 1993. Declining gas emissions and crater temperatures suggest that the conduit is sealing. ASTER and the Ozone Monitoring Instrument (OMI) were used to determine the annual contribution of SO2 to the troposphere from the Central and South American volcanic arcs between 2000 and 2011. Fluxes of 3.4 Tg/a for Central America and 3.7 Tg/a for South America were calculated. The detection limits of ASTER were explored. The results a proved to be interesting, with plumes from many of the high emitting volcanoes, such as Villarrica, Chile, not being detected by ASTER.

Niche differentiation between diploid and hexaploid Aster amellus

The maintenance of separated diploid and polyploid populations within a contact zone is possible due to both prezygotic and postzygotic isolation mechanisms. Niche differentiation between two cytotypes may be an important prezygotic isolating mechanism and can be studied using reciprocal transplant experiments. We investigated niche differentiation between diploid and hexaploid Aster amellus in their contact zone in the Czech Republic. Diploid populations are confined to habitats with low productivity, whereas hexaploid populations occur in habitats with both low and high productivity. Thus, we chose three diploid populations and six hexaploid populations, three in each of the two different habitat types. We analyzed habitat characteristics and carried out reciprocal transplant experiments in the field using both seeds and adult plants. Sites of diploid and hexaploid populations differed significantly in vegetation and soil properties. The mean number of juveniles was higher at sites of home ploidy level than at sites of foreign ploidy level, suggesting niche differentiation between the two cytotypes. On the other hand, transplanted adult plants survived at all sites and juvenile plants were able to establish at some sites of the foreign cytotype. Furthermore, the mean number of juveniles, survival, and flowering percentages were higher at home sites than at foreign sites, indicating local adaptation. We conclude that niche differentiation between the two cytotypes and local adaptation within each cytotype may contribute to the maintenance of diploid and hexaploid populations of A. amellus in their contact zone. Moreover, further factors, such as differences in flowering phenology and exclusion of minority cytotypes, should also be considered.

A New Velocity Map for Byrd Glacier, East Antarctica, from Sequential Aster Satellite Imagery

New ice-velocity measurements are obtained for the main trunk of Byrd Glacier, East Antarctica, using recently acquired Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) imagery. The velocities are derived from the application of a cross-correlation technique to sequential images acquired in 2000 and 2001. Images were co-registered and ortho-rectified with the aid of a digital elevation model (DEM) generated from ASTER stereo imagery. This paper outlines the process of DEM generation, image co-registration and correction, and the application of the cross-correlation technique to obtain ice velocities. Comparison of the new velocity map with earlier measurements of velocity from 1978 indicates that the glacier has undergone a substantial deceleration between observations. Portions of the glacier flowing at speeds of similar to 850 m a(-1) in 1978/79 were flowing at similar to 650 m a(-1) in 2000/01. The cause of this change in ice dynamics is not known, but the observation shows that East Antarctic outlet glaciers can undergo substantial changes on relatively short timescales.