Segmentazione automatica di regioni in immagini istologiche

L’analisi istologica riveste un ruolo fondamentale per la pianificazione di eventuali terapie mediche o chirurgiche, fornendo diagnosi sulla base dell’analisi di tessuti, o cellule, prelevati con biopsie o durante operazioni. Se fino ad alcuni anni fa l’analisi veniva fatta direttamente al microscopio, la sempre maggiore diffusione di fotocamere digitali accoppiate consente di operare anche su immagini digitali. Il presente lavoro di tesi ha riguardato lo studio e l’implementazione di un opportuno metodo di segmentazione automatica di immagini istopatologiche, avendo come riferimento esclusivamente ciò che viene visivamente percepito dall’operatore. L’obiettivo è stato quello di costituire uno strumento software semplice da utilizzare ed in grado di assistere l’istopatologo nell’identificazione di regioni percettivamente simili, presenti all’interno dell’immagine istologica, al fine di considerarle per una successiva analisi, oppure di escluderle. Il metodo sviluppato permette di analizzare una ampia varietà di immagini istologiche e di classificarne le regioni esclusivamente in base alla percezione visiva e senza sfruttare alcuna conoscenza a priori riguardante il tessuto biologico analizzato. Nella Tesi viene spiegato il procedimento logico seguito per la progettazione e la realizzazione dell’algoritmo, che ha portato all’adozione dello spazio colore Lab come dominio su cu cui calcolare gli istogrammi. Inoltre, si descrive come un metodo di classificazione non supervisionata utilizzi questi istogrammi per pervenire alla segmentazione delle immagini in classi corrispondenti alla percezione visiva dell’utente. Al fine di valutare l’efficacia dell’algoritmo è stato messo a punto un protocollo ed un sistema di validazione, che ha coinvolto 7 utenti, basato su un data set di 39 immagini, che comprendono una ampia varietà di tessuti biologici acquisiti da diversi dispositivi e a diversi ingrandimenti. Gli esperimenti confermano l’efficacia dell’algoritmo nella maggior parte dei casi, mettendo altresì in evidenza quelle tipologie di immagini in cui le prestazioni risultano non pienamente soddisfacenti.

Studio modellistico del consumo di ossigeno durante l'esercizio fisico

Al fine di studiare la richiesta di energia imposta dall’esercizio per mantenere l’omeostasi dell’adenosina trifosfato o ATP a livello cellulare, è stato sviluppato e applicato con successo un modello matematico del sistema biologico, che descrive l’interazione tra il trasporto di ossigeno (per convezione e diffusione) e i meccanismi del metabolismo energetico cellulare, che avvengono nel muscolo scheletrico durante l’esercizio.

Ricostruzione di immagini di broncosfere in microscopia ottica con tecniche di estensione della profondità di fuoco

A causa della limitata estensione del campo di vista del sistema, con un microscopio ottico tradizionale non è possibile acquisire una singola immagine completamente a fuoco se l’oggetto è caratterizzato da una profondità non trascurabile. Fin dagli anni ’70, il problema dell’estensione della profondità di fuoco è stato ampiamente trattato in letteratura e molti metodi sono stati proposti per superare questo limite. Tuttavia, è molto difficile riuscire a decretare quale metodo risulti essere il migliore in una specifica applicazione, a causa della mancanza di una metrica validata e adatta ad essere utilizzata anche in casi reali, dove generalmente non si ha a disposizione un’immagine di riferimento da considerare come “la verità” (ground truth). L’Universal Quality Index (UQI) è ampiamente utilizzato in letteratura per valutare la qualità dei risultati in processi di elaborazione di immagini. Tuttavia, per poter calcolare questo indice è necessaria una ground truth. In effetti, sono state proposte in letteratura alcune estensioni dell’UQI per valutare il risultato dei metodi di fusione anche senza immagine di riferimento, ma nessuna analisi esaustiva è stata proposta per dimostrare la loro equivalenza con l’UQI standard nel valutare la qualità di un’immagine. In questo lavoro di Tesi, partendo dai limiti dei metodi attualmente utilizzati per l'estensione della profondità di campo di un microscopio, ed esposti in letteratura, per prima cosa è stato proposto un nuovo metodo, basato su approccio spaziale e fondato su analisi locale del segnale appositamente filtrato. Attraverso l’uso di sequenze di immagini sintetiche, delle quali si conosce la ground truth, è stato dimostrato, utilizzando metriche comuni in image processing, che il metodo proposto è in grado di superare le performance dei metodi allo stato dell'arte. In seguito, attraverso una serie di esperimenti dedicati, è stato provato che metriche proposte e ampiamente utilizzate in letteratura come estensione dell'UQI per valutare la qualità delle immagini prodotte da processi di fusione, sebbene dichiarate essere sue estensioni, non sono in grado di effettuare una valutazione quale quella che farebbe l'UQI standard. E’ quindi stato proposto e validato un nuovo approccio di valutazione che si è dimostrato in grado di classificare i metodi di fusione testati così come farebbe l’UQI standard, ma senza richiedere un’immagine di riferimento. Infine, utilizzando sequenze di immagini reali acquisite a differenti profondità di fuoco e l’approccio di valutazione validato, è stato dimostrato che il metodo proposto per l’estensione della profondità di campo risulta sempre migliore, o almeno equivalente, ai metodi allo stato dell’arte.

Flash Forward: Faenza 2032. Uno sviluppo urbano senza consumo di territorio

La ricerca indaga la praticabilità di uno sviluppo urbano a crescita zero quale risposta al consumo di territorio ed allo sprawl urbano. Con ciò si intende il soddisfacimento del fabbisogno abitativo di un determinato arco temporale all'interno del tessuto urbano consolidato, operando tramite la densificazione della città, costruendo all'interno dei vuoti urbani e degli spazi di risulta, ed evitando di consumare ulteriore terreno agricolo. Lo studio viene declinato prendendo ad oggetto dell'analisi la città di Faenza e come orizzonte temporale il 2032. Il tema prevalente della ricerca riguarda la destinazione residenziale che, in base al principio della mixitè, viene portata anche nelle aree produttive e artigianali nel tentativo di contrastare la monofunzionalità dei settori urbani. Calcolate le quantità edilizie necessarie a soddisfare le esigenze abitative previste, sono stati ipotizzati numerosi interventi all'interno di alcuni tra i vuoti precedentemente catalogati; i progetti sono compresi all'interno di comparti per cui sono definite le diverse destinazioni d'uso in percentuali differenti a seconda della situazione urbana in cui sono inseriti. Di tutti gli interventi proposti, ne sono stati estratti due, localizzati in aree analoghe per vocazione e caratteristiche. Su questi si è effettuato un approfondimento progettuale alla scala architettonica quale verifica delle possibilità offerte dall'approccio urbanistico che ha guidato il masterplan.

Isolati aperti. Riqualificazione urbana e housing sociale nella Darsena di Città a Ravenna

La presente tesi si pone in continuità con il Laboratorio di Sintesi Finale in Urbanistica “La città e le case. L’urbanistica e lo spazio dell’abitare”e si propone di applicare e sperimentare una nuova forma urbana quella dell’open block derivante dall’omonima teoria dell’architetto francese Christian de Portzamparc. L’intervento si inserisce all’interno della cosiddetta Darsena di Città di Ravenna, un’ex area industriale di 136 ettari collocata a ridosso del centro storico della città, ma priva di collegamenti diretti con questo da cui si discosta nettamente per caratteristiche e funzioni. Nel corso del laboratorio si sono condotte analisi in maniera approfondita rispetto alle caratteristiche dello stato di fatto e dei bisogni principali del territorio, non solo facendo riferimento agli stessi strumenti urbanistici, ma anche avvalendosi dell’incontro con professionisti, tecnici e docenti. La conoscenza dell’area così raggiunta ci ha permesso di redigere, a conclusione del laboratorio, una serie di linee guida generali da cui nasce il masterplan. Su questo si basa la riqualificazione urbana dell’intera area da cui deriva la peculiarità della nuova Darsena ovvero la coesistenza di due rive dalle caratteristiche opposte e allo stesso tempo complementari. A nord trova spazio la “riva naturale” contraddistinta dalla prevalenza di spazi verdi di diversa natura; questa riva si pone in stretta relazione con il verde agricolo collocato nelle immediate vicinanze della Darsena e fortemente segnato dalla centuriazione romana. La riva sud, la “riva urbana”, è invece caratterizzata dalla prevalenza del costruito che trova un diretto confronto con il tessuto urbano preesistente collocato sia all’interno dell’area sia lungo il limite sud della stessa. Grande importanza per la riqualificazione del Comparto Darsena è stata data al mantenimento degli edifici di archeologia industriale ai quali viene dato ruolo centrale attraverso le nuove funzioni che vengono loro affidate. Altro aspetto fondamentale per la riuscita della riqualificazione della Darsena e allo stesso tempo valoreaggiunto per l’intero territorio comunale, nonché argomento centrale della presente tesi, è il tema dell’housing sociale. A seguito di analisi, studi sulle politiche abitative attualmente vigenti a livello regionale e comunale e indagini sui bisogni radicati nel territorio, si è redatto un masterplan da cui nasce un progetto per un quartiere con housing sociale situato all’interno del comparto CMC. Il progetto nasce dalle riflessioni condotte sull’argomento, mette al centro l’idea della mixité e si fonda sulla forma urbana dell’isolato aperto.