Sviluppo e validazione di un algoritmo di Vehicle Routing per un caso di logistica distributiva in collaborazione con Toyota Material Handling Italia

L’elaborato descrive le fasi di progettazione, programmazione e validazione di un programma sviluppato in ambiente Java per il Vehicle Routing Problem. L’algoritmo implementato è di tipo euristico costruttivo primal e presenta funzionalità specifiche per la gestione di un elevato numero di vincoli e l’applicazione a casistiche reali. La validazione è stata effettuata su una base dati reale e in confronto a dataset di cui è nota la soluzione ottima. Il programma è stato progettato per risultare flessibile alle richieste dell’utente e utilizzabile per valutazioni economiche in ambito consulenziale.

Implementazione di reti neurali per missioni di telerilevamento satellitare da immagini iperspettrali

L’utilizzo di reti neurali, applicate a immagini iperspettrali, direttamente a bordo di un satellite, permetterebbe una stima tempestiva ed aggiornata di alcuni parametri del suolo, necessari per ottimizzare il processo di fertilizzazione in agricoltura. Questo elaborato confronta due modelli derivati dalle reti EfficientNet-Lite0 ed EdgeNeXt per la stima del valore di pH del terreno e delle concentrazioni di Potassio (K), Pentossido di Fosforo (P2O5) e Magnesio (Mg) da immagini iperspettrali raffiguranti campi agricoli. Sono stati inoltre testati due metodi di riduzione delle bande: l’Analisi delle Componenti Principali (PCA) e un algoritmo di selezione basato sull’Orthogonal Subspace Projection (OSP). Lo scopo è ridurre le dimensioni delle immagini al fine di limitare le risorse necessarie all’inferenza delle reti, pur preservandone l’accuratezza. L’esecuzione in tempo reale (23.6 fps) della migliore soluzione ottenuta sul sistema embedded Dev Board Mini ne dimostra l’applicabilità a bordo di nanosatelliti.

Algoritmo di tagging di raggi cosmici in un sistema di acquisizione triggerless per un esperimento di fisica di particelle su fascio

I raggi cosmici sono una fonte naturale di particelle ad alta energia di origine galattica e extragalattica. I prodotti della loro interazione con l’atmosfera terrestre giungono fino alla superficie terrestre, dove vengono rilevati dagli esperimenti di fisica delle particelle. Si vuole quindi identificare e rimuovere questo segnale. Gli apparati sperimentali usati in fisica delle particelle prevedono dei sistemi di selezione dei segnali in ingresso (detti trigger) per rigettare segnali sotto una certa soglia di energia. Il progredire delle prestazioni dei calcolatori permette oggi di sostituire l’elettronica dei sistemi di trigger con implementazioni software (triggerless) in grado di selezionare i dati secondo criteri più complessi. TriDAS (Triggerless Data Acquisition System) è un sistema di acquisizione triggerless sviluppato per l’esperimento KM3NeT e utilizzato recentemente per gestire l’acquisizione di esperimenti di collisione di fascio ai Jefferson Lab (Newport News, VA). Il presente lavoro ha come scopo la definizione di un algoritmo di selezione di eventi generati da raggi cosmici e la sua implementazione come trigger software all’interno di TriDAS. Quindi si mostrano alcuni strumenti software sviluppati per costruire un ambiente di test del suddetto algoritmo e analizzare i dati prodotti da TriDAS.

tonicarD: un'applicazione web per l'annotazione semiautomatica delle schede Caronti

Si presenta lo sviluppo di una nuova applicazione web, chiamata tonicarD, che fornisce gli strumenti per fare annotazione dei documenti che costituiscono il catalogo storico della Biblioteca Universitaria di Bologna. Si tratta di schede scritte a mano dal dott. Andrea Caronti nella seconda metà dell'Ottocento, che si ha interesse a digitalizzare. A questo scopo, si è progettato il sistema tonicarD, che permette di eseguire la segmentazione e la trascrizione delle scansioni di tali documenti e genera le immagini che verrano usate per popolare un dataset su cui allenare un modello di riconoscimento automatico del testo. L'applicazione implementa anche lo sviluppo di un algoritmo di segmentazione automatica, oltre che un'approssimativa trascrizione della scheda, con l'obiettivo di agevolare l'utente nell'esecuzione dell'annotazione. Il lavoro include anche test per misurare la qualità della segmentazione automatica e test di usabilità dell'interfaccia, in cui si mettono a confronto l'esperienza degli utenti su tonicarD e Transkribus.

Sviluppo ed applicazione di un algoritmo per la pallettizzazione e la saturazione del mezzo di trasporto: il caso Gruppo Montenegro S.r.l. - Food Division

L’elaborato di tesi è frutto di un percorso di tirocinio svolto in Gruppo Montenegro S.r.l., il cui obiettivo risiede nello sviluppo di un algoritmo per la pallettizzazione e la saturazione del mezzo di trasporto per la Divisione Food. Nello specifico viene proposto un algoritmo euristico elaborato nel linguaggio di programmazione Python. La divisione Food è costituita da tre categorie: Cannamela, Cuore e Vitalia.Queste comprendono prodotti molto eterogenei. Attraverso il coinvolgimento delle funzioni aziendali di Packaging e Qualità, sono stati stabiliti i vincoli da rispettare per la pallettizzazione dei prodotti. L’algoritmo proposto viene descritto suddividendo il processo in tre macro-step. La prima parte affronta il problema del 3D Bin Packing Problem, utilizzando e modificando un programma già presente in letteratura per soddisfare le esigenze della categoria Cannamela. Quest’ultima a differenza delle altre categorie, viene allestita in groupage preallestito poiché gli ordini Cannamela possono contenere quantità non-multiple rispetto alle quantità contenute nell’imballo secondario. La seconda parte dell’algoritmo si occupa della creazione dei pallet per le categorie Cuore e Vitalia. Attraverso l’utilizzo dell’algoritmo di clustering K-means sono state create famiglie di codici che permettessero l’allestimento di pallet con prodotti considerati simili. Di conseguenza, l’algoritmo per la pallettizzazione delle due categorie viene sviluppato ex-novo basandosi sulla percentuale di occupazione del prodotto nel pallet. L’ultima parte dell’algoritmo studia la possibilità di sovrapporre i pallet precedentemente creati. Infine, viene effettuata un’analisi di un periodo strategico confrontando i risultatidell’algoritmo Python con quelli dell’algoritmo presente nel gestionale aziendale. I risultati vengono poi analizzati in relazione a due impatti importanti per l’azienda:economici e ambientali.

Elaborazione di immagini aeree per il monitoraggio del territorio

A causa dei cambiamenti climatici sempre più frequentemente si verificano disastri ambientali come frane, alluvioni e incendi. Il suolo italiano risente particolarmente di questi eventi, considerati molto gravosi, sia in termini di vite umane che in senso economico. Una soluzione affidabile e con tempi di risposta veloci per il rilevamento delle frane potrebbe migliorare la prevenzione di questi fenomeni. I tradizionali metodi di rilevamento aereo possono richiedere ingenti risorse finanziarie e necessitano di una fase di pianificazione dei voli che rischia di essere incompatibile con i tempi di risposta richiesti. Una possibile alternativa per risolvere i problemi della raccolta di immagini tramite aerei ed elicotteri potrebbe essere basata sull’uso di droni con a bordo videocamere e l'applicazione di algoritmi in grado di elaborare immagini in tempi veloci per individuare le aree soggette a dissesto idrogeologico. Riguardo all'elaborazione delle immagini, sono stati recentemente introdotti degli algoritmi che sembrano promettenti per identificare in maniera quasi immediata le frane grazie a piattaforme aeree sia piloate che autonome. In questo elaborato di tesi si propongono i risultati ottenuti da prove svolte su un modello di reti convoluzionali denominato U-Net e si fa una valutazione della sua efficacia nel riconoscimento automatico delle frane. I risultati ottenuti suggeriscono che la presente implementazione della rete potrebbe, però, presentare criticità nell'individuazione di frane in un'immagine. Per gli sviluppi futuri, si suggerisce di modificare la rete convoluzionale, oppure di utilizzare banche dati differenti per l'allenamento dell'algoritmo.

Classificação semântica de imagens com k-NN e RN

Um dos maiores desafios tecnológicos no presente é o de se conseguir gerar e manter, de uma maneira eficiente e consistente, uma base de dados de objectos multimédia, em particular, de imagens. A necessidade de desenvolver métodos de pesquisa automáticos baseados no conteúdo semântico das imagens tornou-se de máxima importância. MPEG-7 é um standard que descreve o contudo dos dados multimédia que suportam estes requisitos operacionais. Adiciona um conjunto de descritores audiovisuais de baixo nível. O histograma é a característica mais utilizada para representar as características globais de uma imagem. Neste trabalho é usado o “Edge Histogram Descriptor” (EHD), que resulta numa representação de baixo nível que permite a computação da similaridade entre imagens. Neste trabalho, é obtida uma caracterização semântica da imagem baseada neste descritor usando dois métodos da classificação: o algoritmo k Nearest Neighbors (k-NN) e uma Rede Neuronal (RN) de retro propagação. No algoritmo k-NN é usada a distância Euclidiana entre os descritores de duas imagens para calcular a similaridade entre imagens diferentes. A RN requer um processo de aprendizagem prévia, que inclui responder correctamente às amostras do treino e às amostras de teste. No fim deste trabalho, será apresentado um estudo sobre os resultados dos dois métodos da classificação.

Segmentação, seguimento e avaliação automática de bactérias em imagens de microscópio

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Calibration and Validation of SWAT for the Upper Maquoketa River Watershed, June 2005

A validation study has been performed using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model with data collected for the Upper Maquoketa River Watershed (UMRW), which drains over 16,000 ha in northeast Iowa. This validation assessment builds on a previous study with nested modeling for the UMRW that required both the Agricultural Policy EXtender (APEX) model and SWAT. In the nested modeling approach, edge-offield flows and pollutant load estimates were generated for manure application fields with APEX and were then subsequently routed to the watershed outlet in SWAT, along with flows and pollutant loadings estimated for the rest of the watershed routed to the watershed outlet. In the current study, the entire UMRW cropland area was simulated in SWAT, which required translating the APEX subareas into SWAT hydrologic response units (HRUs). Calibration and validation of the SWAT output was performed by comparing predicted flow and NO3-N loadings with corresponding in-stream measurements at the watershed outlet from 1999 to 2001. Annual stream flows measured at the watershed outlet were greatly under-predicted when precipitation data collected within the watershed during the 1999-2001 period were used to drive SWAT. Selection of alternative climate data resulted in greatly improved average annual stream predictions, and also relatively strong r2 values of 0.73 and 0.72 for the predicted average monthly flows and NO3-N loads, respectively. The impact of alternative precipitation data shows that as average annual precipitation increases 19%, the relative change in average annual streamflow is about 55%. In summary, the results of this study show that SWAT can replicate measured trends for this watershed and that climate inputs are very important for validating SWAT and other water quality models.

IRIS BIOMETRIC RECOGNITION SYSTEM EMPLOYING CANNY OPERATOR

Biometrics has become important in security applications. In comparison with many other biometric features, iris recognition has very high recognition accuracy because it depends on iris which is located in a place that still stable throughout human life and the probability to find two identical iris's is close to zero. The identification system consists of several stages including segmentation stage which is the most serious and critical one. The current segmentation methods still have limitation in localizing the iris due to circular shape consideration of the pupil. In this research, Daugman method is done to investigate the segmentation techniques. Eyelid detection is another step that has been included in this study as a part of segmentation stage to localize the iris accurately and remove unwanted area that might be included. The obtained iris region is encoded using haar wavelets to construct the iris code, which contains the most discriminating feature in the iris pattern. Hamming distance is used for comparison of iris templates in the recognition stage. The dataset which is used for the study is UBIRIS database. A comparative study of different edge detector operator is performed. It is observed that canny operator is best suited to extract most of the edges to generate the iris code for comparison. Recognition rate of 89% and rejection rate of 95% is achieved

Modified level set method with Canny operator for image noise removal

The level set method is commonly used to address image noise removal. Existing studies concentrate mainly on determining the speed function of the evolution equation. Based on the idea of a Canny operator, this letter introduces a new method of controlling the level set evolution, in which the edge strength is taken into account in choosing curvature flows for the speed function and the normal to edge direction is used to orient the diffusion of the moving interface. The addition of an energy term to penalize the irregularity allows for better preservation of local edge information. In contrast with previous Canny-based level set methods that usually adopt a two-stage framework, the proposed algorithm can execute all the above operations in one process during noise removal.

Classificação da curvatura de vertentes em perfil via Thin Plate Spline e Inferência Fuzzy

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Extração semi-automática do eixo de rodovia em imagens de média e alta resolução usando programação dinâmica

Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT

Extração de contornos de telhados usando princípios de Snake Balloon

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caminhamento fotogramétrico utilizando o fluxo óptico filtrado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)