Algoritmi di regolarizzazione con variazione totale nella ricostruzione di immagini di tomosintesi

La tomografia computerizzata (CT) è una metodica di diagnostica per immagini che consiste in una particolare applicazione dei raggi X. Essa, grazie ad una valutazione statistico-matematica (computerizzata) dell'assorbimento di tali raggi da parte delle strutture corporee esaminate, consente di ottenere immagini di sezioni assiali del corpo umano. Nonostante le dosi di radiazioni somministrate durante un esame siano contenute, questa tecnica rimane sconsigliata per pazienti sensibili, perciò nasce il tentativo della tomosintesi: ottenere lo stesso risultato della CT diminuendo le dosi somministrate. Infatti un esame di tomosintesi richiede poche proiezioni distribuite su un range angolare di appena 40°. Se da una parte la possibilità di una ingente diminuzione di dosi e tempi di somministrazione costituisce un grosso vantaggio dal punto di vista medico-diagnostico, dal punto di vista matematico esso comporta un nuovo problema di ricostruzione di immagini: infatti non è banale ottenere risultati validi come per la CT con un numero basso di proiezioni,cosa che va a infierire sulla mal posizione del problema di ricostruzione. Un possibile approccio al problema della ricostruzione di immagini è considerarlo un problema inverso mal posto e studiare tecniche di regolarizzazione opportune. In questa tesi viene discussa la regolarizzazione tramite variazione totale: verranno presentati tre algoritmi che implementano questa tecnica in modi differenti. Tali algoritmi verranno mostrati dal punto di vista matematico, dimostrandone ben posizione e convergenza, e valutati dal punto di vista qualitativo, attraverso alcune immagini ricostruite. Lo scopo è quindi stabilire se ci sia un metodo più vantaggioso e se si possano ottenere buoni risultati in tempi brevi, condizione necessaria per una applicazione diffusa della tomosintesi a livello diagnostico. Per la ricostruzione si è fatto riferimento a problemi-test cui è stato aggiunto del rumore, così da conoscere l'immagine originale e poter vedere quanto la ricostruzione sia ad essa fedele. Il lavoro principale dunque è stata la sperimentazione degli algoritmi su problemi test e la valutazione dei risultati, in particolare per gli algoritmi SGP e di Vogel, che in letteratura sono proposti per problemi di image deblurring.

Analisi comparativa di procedimenti di calcolo per l'analisi sismica di edifici di muratura

studio di un edificio in muratura ed intervento di miglioramento sismico.

Lo spazio del chiostro, progetto di restauro del chiostro di San Giovanni Battista a Faenza

Tesi in Restauro Architettonico del chiostro di San Giovanni Battista a Faenza. L'edificio è situato in Vicolo San Giovanni Battista nel centro storico di Faenza. L'intervento prevede un restauro scientifico delle murature esistenti, e la progettazione di un nuovo volume in aggiunta per risolvere i problemi di accessibilità. La fase progettuale si sviluppa su tre campi: il volume in aggiunta in cui collocare elementi di collegamento, la rampa interna al chiostro per superare le differenze di quota e l’intervento al piano superiore in cui sviluppare uno spazio funzionale ad un attività.

Museo nazionale di Ravenna. Progetto di valorizzazione dell'area di San Vitale e Galla Placidia.

Il progetto del Museo Nazionale di Ravenna prevedeva l’intervento su un’area molto particolare della città. Il nuovo orientamento dell’ingresso al Museo ha permesso di definire meglio l’area posta tra Galla Placidia e San Vitale nel tentativo di ottenere un nuovo equilibrato rapporto con il sistema urbano, il parcheggio di Largo Giustiniano, e soprattutto con gli elementi architettonici presenti. L’ingresso ipotizzato prevede un facile accesso sia dal parcheggio che dalla via Galla Placidia, resa prettamente pedonale. All’interno i tre chiostri definiscono la sequenza attorno a cui ruotano e si scandiscono le funzioni museali. Si è scelto di conservare l’ allestimento attuale del lapidario del primo e secondo chiostro giudicandolo una testimonianza storica della vita del Museo. All’interno del terzo chiostro si sono invece raccolti i sarcofagi presenti nell’area verde che circonda San Vitale fornendo loro un’adeguata sistemazione. L’area è stata poi protetta da una copertura, automa dall’ edificio, che rispetta le alberature presenti. Invece per gli affreschi di Santa Chiara è stata ipotizzata una nuova struttura, raro esempio di ciclo pittorico pervenuto a Ravenna, che completa il lato del terzo chiostro.

Il museo nazionale di Ravenna: Una nuova narrazione museografica

Il Museo Nazionale di Ravenna, ospitato in alcuni ambienti dell’ex monastero benedettino di San Vitale, attualmente si identifica con difficoltà con un punto nodale nel circuito di visita della città. Il complesso museale, come è ovvio che sia per la tipologia monastica, pur trovandosi al centro di un’importante area monumentale, non instaura alcun dialogo con le architetture che lo circondano, rimanendo chiuso in se stesso. Questo è il frutto anche della mancanza di una visione d’insieme, che comporta una difficile comprensione del sito da parte del visitatore. Dopo un’analisi ad ampio raggio, che parte dall’area esterna al complesso e arriva alle collezioni conservate negli ambienti del museo, si evince un generale disordine alle diverse scale. Con questa tesi si propone quindi di fornire una lettura chiara ed ordinata dell’area intorno al complesso dell’ex monastero di San Vitale e di far partecipare tutte le architetture in un unico complesso ed articolato “racconto”. Allo stesso tempo si cerca un’organizzazione precisa delle molteplici funzioni dislocate all’interno degli spazi del complesso e, scendendo ancora di scala, si espone una nuova narrazione museografica.

La trasformata di Radon e la sua applicazione nella ricostruzione di immagini

Scopo di questo lavoro è mostrare una soluzione al problema della ricostruzione delle immagini basata sullo strumento matematico della trasformata di Radon. In un primo momento si introdurrà il problema legato ad un particolare ambito, quello medico; ci si focalizzerà, infatti sui principi di funzionamento della TAC (tomografia assiale computerizzata)e si cercherà di chiarire dal punto di vista fisico come la trasformata di Radon del coefficiente di attenuazione del materiale sia utile per visualizzare degli organi o comunque degli oggetti che altrimenti non potrebbero essere visibili, se non rompendo la struttura che li contiene. Dopo aver raccontato un po' di storia della TAC, sarà necessario quindi definire tale trasformata, le sue principali proprietà e trovare una formula per la sua inversione. Si mostrerà che la sola formula d'inversione non potrà essere utilizzata a livello pratico; si ricaverà allora un algoritmo di retroproiezione filtrata, basato sulla trasformata di Radon, applicato per visualizzare delle immagini tramite TAC.

Il museo nazionale di Ravenna: Percorsi e memorie della Ravenna antica. Rivisitazione dell'apparato museografico e allestitivo.

Gli obiettivi principali che si è voluti raggiungere sono essenzialmente: - a livello urbano la realizzazione di un percorso continuo di collegamento tra il centro storico e l’area periferica della città, lasciando inalterata l’impostazione introversa della struttura claustrale, - la rivisitazione dell’apparato museografico del lapidario in modo che possa costituire un percorso didattico – narrativo della storia della città utile per conoscere la storia non solo della città di Ravenna, ma anche quella dei principali monumenti della città. La maggior parte di questi sono stati eretti durante il periodo bizantino sotto l’Impero di Teodorico per ospitare il culto ariano per essere poi convertiti al culto cattolico, - la scomposizione del complesso museale in ambienti comunicanti tra di loro, ma nello stesso gestibili in modo autonomo con ingressi indipendenti dall’esterno.

Modellazione CAD e ricostruzione virtuale di autobus pubblicitario d'epoca

L’oggetto della presente tesi è sviluppare la ricostruzione virtuale di un autobus pubblicitario progettato negli anni 50, un simbolo del design italiano legato allo sviluppo industriale del secondo dopoguerra. La tesi si sviluppa inizialmente con un’attività di ricerca e documentazione legata all'autobus, con particolare attenzione alla raccolta di immagini e disegni progettuali d’epoca, punto di partenza per la ricostruzione virtuale del mezzo. Si procede quindi alla modellazione CAD della carrozzeria cercando di replicare in modo quanto più dettagliato l’originale. Dal modello ottenuto, sono stati ricavati due prototipi di diverse dimensioni e materiali: un primo di dimensioni ridotte, realizzato tramite la tecnica del rapid prototyping, ed un secondo di dimensioni maggiori, in ureol fresato. Successivamente si procede ad uno studio preliminare di ricostruzione del mezzo con lo scopo di analizzare le principali problematiche di un’eventuale futura costruzione e messa in strada del mezzo. Tale studio parte dalla normativa vigente sulla costruzione e sulle norme di circolazione degli autobus, comprendente sia le leggi italiane sia comunitarie, riguardanti le caratteristiche dimensionali, prestazionali e di sicurezza che qualsiasi autobus con licenza di circolazione deve rispettare. Quindi verrà compiuta la scelta del telaio base da utilizzare tra quelli proposti dai maggiori costruttori europei e verrà realizzato il modello CAD anche del telaio con l’obiettivo di collegarlo alla carrozzeria e ottenere così il modello completo in tutte le sue parti. Per realizzare la scocca, verranno prese in esame le soluzioni costruttive più utilizzate dai progettisti di autobus, e viene svolto un breve studio riguardo i materiali utilizzabili a tale scopo. Sulla base di tali considerazioni si procederà alla modellazione della stessa. In ultimo si procede ad un preliminare studio fluidodinamico attraverso l’analisi CFD, e ad un preliminare studio del comportamento meccanico della struttura reticolare che sostiene la carrozzeria.

Ricostruzione tridimensionale dell'anatomia dell'atrio sinistro da immagini di risonanza magnetica

Il lavoro fornisce una ricostruzione anatomica tridimensionale dell'atrio sinistro in pazienti affetti da fibrillazione atriale. Le immagini utilizzate sono state acquisite in risonanza magnetica e, precisamente sono dati coronali di angio RM. L'elaborazione prevede una segmentazione dei dati e un'individuazione del contorno dell'area anatomica di interesse. Il risultato finale è l'interpolazione lungo l'asse z di acquisizione e una visualizzazione in tre dimensioni.

Verifica di vulnerabilità sismica del padiglione n.21 del complesso ospedaliero Sant'Orsola

La verifica di vulnerabilità sismica di un edificio esistente è un procedimento volto a stabilire se questa è in grado o meno di resistere alla combinazione sismica di progetto. La vulnerabilità sismica di una struttura dipende da molteplici fattori quali la mancanza di requisiti fondamentali degli elementi strutturali, considerando che la maggior parte delle strutture presenti sul territorio italiano sono state progettate sulla base di normative che non consideravano l’azione sismica. Nel presente lavoro verranno analizzati tutti fattori necessari per effettuare una verifica di vulnerabilità sismica, determinando i fattori di sicurezza per ogni tipologia di verifica.

Verifica di vulnerabilita' sismica del padiglione n.8 del complesso ospedaliero Sant'Orsola

Verifica di vulnerabilità sismica del padiglione n.8 del complesso ospedaliero Sant'Orsola

Algoritmi di ricostruzione di immagini per sistemi a microonde dedicati all'imaging della mammella

Lo scopo di questa tesi è quello di presentare alcuni degli algoritmi di ricostruzione utilizzati nei sistemi a microonde per l'imaging della mammella. Sebbene, la mammografia a raggi X sia la tecnica che a oggi presenta le migliori caratteristiche per la rilevazione di lesioni tumorali ai tessuti del seno, la compressione necessaria nel processo di imaging e la probabilità non trascurabile di falsi negativi hanno portato alla ricerca e allo sviluppo di metodi alternativi di imaging alla mammella. Tra questi, l'imaging attraverso microonde sfrutta la differenza delle proprietà dielettriche tra tessuto sano e tumorale. Nel seguente elaborato verrà descritto come è ottenuta l'immagine dell'interno della mammella attraverso gli algoritmi di ricostruzione utilizzati da vari prototipi di sistemi di imaging. Successivamente verranno riportati degli esempi che mostrano i risultati ottenuti attraverso simulazioni o, quando possibile, in ambiente clinico.

Analisi degli aggregati edilizi del centro storico di Lucera, finalizzata alla definizione di metodologie per la valutazione della vulnerabilita sismica dei centri storici

Analisi degli aggregati edilizi del centro storico della città di Lucera (FG), al fine di definire una classificazione della vulnerabilità sismica di tutto il centro.

Vulnerabilità sismica di edifici in muratura: Confronti tra metodi di valutazione

Lo scopo principale di questa tesi di laurea è la valutazione della vulnerabilità sismica di un edificio esistente in muratura portante. In particolare si è esaminato il corpo Est del padiglione 19 del complesso ospedaliero San’Orsola-Malpighi di Bologna. Dopo una prima fase di conoscenza dell’edificio, attraverso sopralluoghi e tramite gli elaborati forniti dall’ufficio tecnico dell’ospedale, si è passati alla modellazione ad elementi finiti mediante il programma di calcolo Sap2000. Mediante modellazione manuale e modellazione FEM sono state eseguite prima le analisi lineari (statiche e dinamiche) e successivamente l’analisi statica non lineare. L’analisi lineare è stata condotta attraverso i tre livelli di analisi sismiche (LV1, LV2, LV3). Nel caso dell’analisi non lineare, si sono studiati prima i singoli maschi murari con modello a mensola e alla Grinter, poi pareti monopiano senza e con fasce di piano. L’analisi della struttura, infine, è stata svolta analizzando pareti multipiano soggette a due differenti distribuzioni di forze orizzontali, confrontando la domanda di spostamento, indotta dall’azione sismica, con la capacità di spostamento della struttura stessa. La tesi si conclude con considerazioni finali in merito ad analogie e differenze riscontrate nei due metodi di analisi utilizzati.

Verifica di vulnerabilità sismica del padiglione n.14 del complesso ospedaliero Sant'Orsola

Studi per verificare la vulnerabilità sismica del padiglione n.14 del complesso ospedaliero Sant'Orsola di Bologna