Linear algorithm and hexagonal search based two-pass algorithm for motion estimation

This paper presents a novel two-pass algorithm constituted by Linear Hashtable Motion Estimation Algorithm (LHMEA) and Hexagonal Search (HEXBS) for block base motion compensation. On the basis of research from previous algorithms, especially an on-the-edge motion estimation algorithm called hexagonal search (HEXBS), we propose the LHMEA and the Two-Pass Algorithm (TPA). We introduced hashtable into video compression. In this paper we employ LHMEA for the first-pass search in all the Macroblocks (MB) in the picture. Motion Vectors (MV) are then generated from the first-pass and are used as predictors for second-pass HEXBS motion estimation, which only searches a small number of MBs. The evaluation of the algorithm considers the three important metrics being time, compression rate and PSNR. The performance of the algorithm is evaluated by using standard video sequences and the results are compared to current algorithms, Experimental results show that the proposed algorithm can offer the same compression rate as the Full Search. LHMEA with TPA has significant improvement on HEXBS and shows a direction for improving other fast motion estimation algorithms, for example Diamond Search.

Visual sensor fusion for active security in robotic industrial environments

This work presents a method of information fusion involving data captured by both a standard CCD camera and a ToF camera to be used in the detection of the proximity between a manipulator robot and a human. Both cameras are assumed to be located above the work area of an industrial robot. The fusion of colour images and time of light information makes it possible to know the 3D localization of objects with respect to a world coordinate system. At the same time this allows to know their colour information. Considering that ToF information given by the range camera contains innacuracies including distance error, border error, and pixel saturation, some corrections over the ToF information are proposed and developed to improve the results. The proposed fusion method uses the calibration parameters of both cameras to reproject 3D ToF points, expressed in a common coordinate system for both cameras and a robot arm, in 2D colour images. In addition to this, using the 3D information, the motion detection in a robot industrial environment is achieved, and the fusion of information is applied to the foreground objects previously detected. This combination of information results in a matrix that links colour and 3D information, giving the possibility of characterising the object by its colour in addition to its 3D localization. Further development of these methods will make it possible to identify objects and their position in the real world, and to use this information to prevent possible collisions between the robot and such objects.

Biologically-inspired robust motion segmentation using mutual information

This paper presents a neuroscience inspired information theoretic approach to motion segmentation. Robust motion segmentation represents a fundamental first stage in many surveillance tasks. As an alternative to widely adopted individual segmentation approaches, which are challenged in different ways by imagery exhibiting a wide range of environmental variation and irrelevant motion, this paper presents a new biologically-inspired approach which computes the multivariate mutual information between multiple complementary motion segmentation outputs. Performance evaluation across a range of datasets and against competing segmentation methods demonstrates robust performance.

Visual sensor fusion for active security in robotic industrial environments

This work presents a method of information fusion involving data captured by both a standard charge-coupled device (CCD) camera and a time-of-flight (ToF) camera to be used in the detection of the proximity between a manipulator robot and a human. Both cameras are assumed to be located above the work area of an industrial robot. The fusion of colour images and time-of-flight information makes it possible to know the 3D localization of objects with respect to a world coordinate system. At the same time, this allows to know their colour information. Considering that ToF information given by the range camera contains innacuracies including distance error, border error, and pixel saturation, some corrections over the ToF information are proposed and developed to improve the results. The proposed fusion method uses the calibration parameters of both cameras to reproject 3D ToF points, expressed in a common coordinate system for both cameras and a robot arm, in 2D colour images. In addition to this, using the 3D information, the motion detection in a robot industrial environment is achieved, and the fusion of information is applied to the foreground objects previously detected. This combination of information results in a matrix that links colour and 3D information, giving the possibility of characterising the object by its colour in addition to its 3D localisation. Further development of these methods will make it possible to identify objects and their position in the real world and to use this information to prevent possible collisions between the robot and such objects.

Using virtual worlds in distance learning environments

This paper presents two tools developed to facilitate the use and automate the process of using Virtual Worlds for educational purposes. The first tool has been developed to automatically create the classroom space, usually called region in the virtual world, which means, a region in the virtual world used to develop educational activities between professors, students and interactive objects. The second tool helps the process of creating 3D interactive objects in a virtual world. With these tools educators will be able to produce 3D interactive learning objects and use them in virtual classrooms improving the quality and appeal, for students, of their classes. © 2011 IEEE.

Structure- and Ligand-Based Structure-Activity Relationships for a Series of Inhibitors of Aldolase

Aldolase has emerged as a promising molecular target for the treatment of human African trypanosomiasis. Over the last years, due to the increasing number of patients infected with Trypanosoma brucei, there is an urgent need for new drugs to treat this neglected disease. In the present study, two-dimensional fragment-based quantitative-structure activity relationship (QSAR) models were generated for a series of inhibitors of aldolase. Through the application of leave-one-out and leave-many-out cross-validation procedures, significant correlation coefficients were obtained (r(2) = 0.98 and q(2) = 0.77) as an indication of the statistical internal and external consistency of the models. The best model was employed to predict pK(i) values for a series of test set compounds, and the predicted values were in good agreement with the experimental results, showing the power of the model for untested compounds. Moreover, structure-based molecular modeling studies were performed to investigate the binding mode of the inhibitors in the active site of the parasitic target enzyme. The structural and QSAR results provided useful molecular information for the design of new aldolase inhibitors within this structural class.

Macchinario per il disimballo di bobine: dal bisogno al progetto

Ho progettato un sistema semi automatico per il disimballo di bobine di film plastico formato da una rulliera motorizzata, una catenaria a denti di cane, un dispenser di euro pallet e una pinza end-effector. Inoltre mi sono concentrato sullo studio della logistica dei carrelli elevatori dell'azienda, producendo una mappatura dettagliata per individuare percorsi anomali o inefficienze. Prima di dedicarmi a modellazione 3D e calcoli, ho cercato di reperire più informazioni possibili che mi potessero aiutare ad ottenere un prodotto che rispondesse a tutte le specifiche richieste. Per individuare le caratteristiche progettuali su cui concentrarmi ho elaborato delle tabelle QFD, compilate assieme agli operatori addetti al disimballo, ottenendo così un’oggettiva priorità sulle funzioni necessarie. La progettazione ha portato ad un macchinario sicuramente competitivo che risponde a pieno alle funzioni richieste, nei tempi e nei modi dettati dall’azienda.

Studio sulla vulnerabiltà sismica della clinica neurologica di Bologna

In questo studio di tesi è stata eseguita un' analisi storico critica sugli edifici del complesso della Clinica Neurologica di Bologna, sono state valutate le sollecitazioni attraverso una modellazione 3D con software agli elementi finiti SAP2000, e sono state eseguite le verifiche dei meccanismi di collasso globali, locali ed inoltre verifiche di deformabiltà.

Modellazione Tridimensionale del Processo di Combustione di un Razzo a Propellente Solido

La regolazione dei sistemi di propulsione a razzo a propellente solido (Solid Rocket Motors) ha da sempre rappresentato una delle principali problematiche legate a questa tipologia di motori. L’assenza di un qualsiasi genere di controllo diretto del processo di combustione del grano solido, fa si che la previsione della balistica interna rappresenti da sempre il principale strumento utilizzato sia per definire in fase di progetto la configurazione ottimale del motore, sia per analizzare le eventuali anomalie riscontrate in ambito sperimentale. Variazioni locali nella struttura del propellente, difettosità interne o eterogeneità nelle condizioni di camera posso dare origine ad alterazioni del rateo locale di combustione del propellente e conseguentemente a profili di pressione e di spinta sperimentali differenti da quelli previsti per via teorica. Molti dei codici attualmente in uso offrono un approccio piuttosto semplificato al problema, facendo per lo più ricorso a fattori correttivi (fattori HUMP) semi-empirici, senza tuttavia andare a ricostruire in maniera più realistica le eterogeneità di prestazione del propellente. Questo lavoro di tesi vuole dunque proporre un nuovo approccio alla previsione numerica delle prestazioni dei sistemi a propellente solido, attraverso la realizzazione di un nuovo codice di simulazione, denominato ROBOOST (ROcket BOOst Simulation Tool). Richiamando concetti e techiche proprie della Computer Grafica, questo nuovo codice è in grado di ricostruire in processo di regressione superficiale del grano in maniera puntuale, attraverso l’utilizzo di una mesh triangolare mobile. Variazioni locali del rateo di combustione posso quindi essere facilmente riprodotte ed il calcolo della balistica interna avviene mediante l’accoppiamento di un modello 0D non-stazionario e di uno 1D quasi-stazionario. L’attività è stata svolta in collaborazione con l’azienda Avio Space Division e il nuovo codice è stato implementato con successo sul motore Zefiro 9.

Gruppo per la manipolazione e la stampa su flaconi farmaceutici

L’obiettivo di questa tesi di laurea è lo sviluppo dell’automazione delle tecniche per il trattamento di radiofarmaci, in particolare riguardo alle pratiche di trasferimento di dati sulla superficie del contenitore includente il radiofarmaco. Lo scopo è passare dall’applicazione manuale di etichette, ad una scrittura automatizzata dei dati direttamente sulla superficie del contenitore. Lo sviluppo del progetto sarà realizzato con l’ausilio del programma di modellazione 3D PTC Creo Elements, ritenuto il sistema CAD più idoneo per la realizzazione di progetti ex novo come quello in oggetto. La modellazione verrà effettuata per tentativi, valutando caso per caso varie opzioni, fino al raggiungimento del risultato ottimale. Dopo aver descritto i processi produttivi attuali e l’integrazione del dispositivo all’interno di essi, viene illustrato il funzionamento passo passo del dispositivo, partendo dalla fase di entrata, proseguendo con la fase di centraggio e stampa, terminando con la fase di scarico. Viene successivamente illustrato il prodotto finito e le relative problematiche riscontrate durante le fasi di prova del prototipo, in particolare, difetti nella trascrizione dei dati sulla superficie del contenitore e difetti progettuali dell’intero sistema. Vengono infine illustrate le possibili soluzioni, in particolare un nuovo sistema di fissaggio del contenitore.

Realizzazione di una visita interattiva del Museo Civico di Galeata (FC) tramite Maya e Unity 3d

Questa tesi è stata realizzata con l’obiettivo di fornire un metodo alternativo e innovativo per la divulgazione e l’apprendimento della storia, mediante la realizzazione di una visita virtuale al Museo Civico Mambrini di Galeata (FC), ottenuta facendo uso della Computer Grafica. La scelta del Museo Civico Mambrini di Galeata è stata dettata dalla possibilità di valorizzare il patrimonio storico-culturale di una vallata, quella del fiume Bidente, che dispone di una grande quantità di siti archeologici e edifici dalla grande importanza storica.

Progettazione e realizzazione di un editor grafico per il rendering di scene tridimensionali mediante opengl

L'obiettivo di questo elaborato è quindi quello di progettare e realizzare un editor grafico per la modellazione di oggetti tridimensionali, di consentire ad un utente di costruire scene complesse curandone il rendering. Il progetto è stato realizzato facendo uso del linguaggio C++ e degli strumenti messi a disposizione dalle librerie OpenGL

Prozessierung des humanen GARP–Rezeptors und die physiologischen Auswirkungen

GARP (Glycoprotein A Repetitions Predominant) ist ein Oberflächenrezeptor auf regulatorischen T–Zellen (TRegs), der den latenten TGF–β (Transforming Growth Factor–β) bindet. Ein Funktionsverlust von T Regs hat gravierende Autoimmunerkrankungen wie das Immunodysregulation Polyendocrinopathy Enteropathy X–linked Syndrome (IPEX), Multiple Sklerose (MS) oder Rheumatoide Arthritis (RA) zur Folge. GARP stellt über eine Erhöhung der Aktivierbarkeit von TGF–β den regulatorischen Phänotyp von TRegs sicher und inhibiert die Ausbreitung von autoreaktiven TH17 Zellen.rn In dieser Arbeit stand die Regulation von GARP selbst im Mittelpunkt. Es konnte gezeigt werden, dass es sich innerhalb der kiefertragenden Vertebraten um ein strikt konserviertes Protein handelt. Datenbankanalysen machten deutlich, dass es zuerst in basalen Knochenfischen zusammen mit anderen Komponenten der adaptiven Immunantwort auftritt. Ein 3D–Modell, welches über Homologiemodellierung erstellt wurde, gab Aufschluss über die Struktur des Rezeptors und mögliche intramolekulare Disulfidbrücken. Für in vitro Versuche wurde eine lösliche Variante von GARP durch einen Austausch der Transmembrandomäne durch C–terminale Meprin α Domänen konstruiert. Diese Variante wurde in der eukaryotischen Zellkultur zuverlässig in den Überstand sezerniert und konnte chromatografisch gereinigt werden. Mit diesem rekombinanten GARP wurden Prozessierungsversuche mit Autoimmunpathogenese assoziierten Proteasen durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Serinproteasen Trypsin, Neutrophile Elastase und Plasmin, sowie die Metalloprotease MMP2 in der Lage sind, GARP vollständig zu degradieren. In TGF–β sensitiven Proliferationsuntersuchungen stellte sich heraus, dass die entstandenen Fragmente immer noch in der Lage waren die Aktivierbarkeit von TGF–β zu erhöhen. Neben der Degradierung durch die oben genannten Proteasen konnte ebenfalls beobachtet werden, dass MMP9 und Ovastacin in der Lage sind GARP spezifisch zu schneiden. Ovastacin mRNA wurde in dieser Arbeit das erste Mal außerhalb der Oocyte, in T–Zellen beschrieben. Mit GARP wurde zudem das zweite Proteinsubstrat, neben dem Zona Pellucida Protein 2 identifiziert. Das durch MMP9 erzeugte N–terminale Fragment besitzt zwar die Eigenschaft, an TGF–β zu binden, kann aber die Aktivierbarkeit von TGF–β nicht mehr wie das intakte GARP erleichtern. rnDiese Arbeit zeigte, dass GARP durch Proteolyse reguliert wird, wobei die entstehenden Fragmente unterschiedlichen Einfluss auf die Aktivierbarkeit von TGF–β haben. Dieses Wissen bildet die Grundlage für weitere Untersuchungen im translationalen Forschungsbereich, um die gewonnenen Erkenntnisse zur Immunmodulation in der Therapie verschiedener Krankheiten einsetzen zu können.rn

Il rilievo della facciata della chiesa di Santa Lucia a Bologna, mediante sistemi fotogrammetrici a basso costo e open source.

Questo elaborato presenta una procedura di rilievo eseguito con la scansione Laser e la Fotogrammetria per lo studio della facciata della Chiesa di Santa Lucia in Bologna e le successive elaborazioni dei dati tramite software di correlazione automatica Open Source e commerciali Low Cost basati sui principi della Structure from Motion. Nel particolare, il rilievo laser è stato eseguito da 5 posizioni diverse e tramite l’utilizzo di 7 target, mentre il rilievo fotogrammetrico è stato di tipo speditivo poiché le prese sono state eseguite solo da terra ed è stato impiegato un tempo di lavoro minimo (una decina di minuti). I punti di appoggio per la georeferenziazione dei dati fotogrammetrici sono stati estratti dal datum fornito dal laser e dal set di fotogrammi a disposizione è stato ottenuta una nuvola di punti densa tramite programmi Open Source e con software commerciali. Si sono quindi potuti operare confronti tra i risultati ottenuti con la fotogrammetria e tra il dato che si aveva di riferimento, cioè il modello tridimensionale ottenuto grazie al rilievo laser. In questo modo si è potuto verificare l’accuratezza dei risultati ottenuti con la fotogrammetria ed è stato possibile determinare quale calcolo teorico approssimativo dell’errore poteva essere funzionante per questo caso di studio e casi simili. Inoltre viene mostrato come produrre un foto raddrizzamento tramite l’utilizzo di una sola foto utilizzando un programma freeware. Successivamente è stata vettorializzata la facciata della chiesa ed è stata valutata l’accuratezza di tale prodotto, sempre confrontandola con il dato di riferimento, ed infine è stato determinato quale calcolo teorico dell’errore poteva essere utilizzato in questo caso. Infine, avendo notato la diffusione nel commercio odierno della stampa di oggetti 3D, è stato proposto un procedimento per passare da una nuvola di punti tridimensionale ad un modello 3D stampato.

Grundlagen des Rapid Prototyping

Generative Verfahren sind seit etwa 1987 in den USA und seit etwa 1990 in Europa und Deutschland in Form von Rapid Prototyping Verfahren bekannt und haben sich in dieser Zeit von eher als exotisch anzusehenden Modellbauverfahren zu effizienten Werkzeugen für die Beschleunigung der Produktentstehung gewandelt. Mit der Weiterentwicklung der Verfahren und insbesondere der Materialien wird mehr und mehr das Feld der direkten Anwendung der Rapid Technologie zur Fertigung erschlossen. Rapid Technologien werden daher zum Schlüssel für neue Konstruktionssystematiken und Fertigungsstrategien. Die Anwendertagung Rapid.Tech befasst sich mit den neuen Verfahren zur direkten Produktion und den daraus erwachsenden Chancen für Entwickler und Produzenten. Die Kenntnis der Rapid Prototyping Verfahren wird bei den meisten Fachvorträgen auf der Rapid.Tech vorausgesetzt. Für diejenigen, die sich bisher mit generativen Verfahren noch nicht beschäftigt haben, oder die ihre Grundkenntnisse schnell auffrischen wollen, haben wir die folgenden Zusammenfassung der Grundlagen der generativen Fertigungstechnik, der heutigen Rapid Prototyping Verfahren, zusammengestellt.