Scene Reconstruction And Understanding By RGB-D Sensors

This thesis investigates interactive scene reconstruction and understanding using RGB-D data only. Indeed, we believe that depth cameras will still be in the near future a cheap and low-power 3D sensing alternative suitable for mobile devices too. Therefore, our contributions build on top of state-of-the-art approaches to achieve advances in three main challenging scenarios, namely mobile mapping, large scale surface reconstruction and semantic modeling. First, we will describe an effective approach dealing with Simultaneous Localization And Mapping (SLAM) on platforms with limited resources, such as a tablet device. Unlike previous methods, dense reconstruction is achieved by reprojection of RGB-D frames, while local consistency is maintained by deploying relative bundle adjustment principles. We will show quantitative results comparing our technique to the state-of-the-art as well as detailed reconstruction of various environments ranging from rooms to small apartments. Then, we will address large scale surface modeling from depth maps exploiting parallel GPU computing. We will develop a real-time camera tracking method based on the popular KinectFusion system and an online surface alignment technique capable of counteracting drift errors and closing small loops. We will show very high quality meshes outperforming existing methods on publicly available datasets as well as on data recorded with our RGB-D camera even in complete darkness. Finally, we will move to our Semantic Bundle Adjustment framework to effectively combine object detection and SLAM in a unified system. Though the mathematical framework we will describe does not restrict to a particular sensing technology, in the experimental section we will refer, again, only to RGB-D sensing. We will discuss successful implementations of our algorithm showing the benefit of a joint object detection, camera tracking and environment mapping.

Cgr overbooking management

Nel CGR lo stesso cammino può essere assegnato ad una quantità di bundle tale da superare la capacità di uno o più contatti che lo compongono. Lo scopo del mio lavoro di tesi è stato quello di implementare una funzionalità aggiuntiva nel CGR, chiamata Overbooking Management, in grado, se attivata, di rilevare e gestire tale problematica, migliorando dove possibile l’efficienza in termini di tempi di consegna dei dati e di sfruttamento delle risorse.

Engineering Complex Computational Ecosystems

Self-organising pervasive ecosystems of devices are set to become a major vehicle for delivering infrastructure and end-user services. The inherent complexity of such systems poses new challenges to those who want to dominate it by applying the principles of engineering. The recent growth in number and distribution of devices with decent computational and communicational abilities, that suddenly accelerated with the massive diffusion of smartphones and tablets, is delivering a world with a much higher density of devices in space. Also, communication technologies seem to be focussing on short-range device-to-device (P2P) interactions, with technologies such as Bluetooth and Near-Field Communication gaining greater adoption. Locality and situatedness become key to providing the best possible experience to users, and the classic model of a centralised, enormously powerful server gathering and processing data becomes less and less efficient with device density. Accomplishing complex global tasks without a centralised controller responsible of aggregating data, however, is a challenging task. In particular, there is a local-to-global issue that makes the application of engineering principles challenging at least: designing device-local programs that, through interaction, guarantee a certain global service level. In this thesis, we first analyse the state of the art in coordination systems, then motivate the work by describing the main issues of pre-existing tools and practices and identifying the improvements that would benefit the design of such complex software ecosystems. The contribution can be divided in three main branches. First, we introduce a novel simulation toolchain for pervasive ecosystems, designed for allowing good expressiveness still retaining high performance. Second, we leverage existing coordination models and patterns in order to create new spatial structures. Third, we introduce a novel language, based on the existing ``Field Calculus'' and integrated with the aforementioned toolchain, designed to be usable for practical aggregate programming.

Learning Methods and Algorithms for Semantic Text Classification across Multiple Domains

Information is nowadays a key resource: machine learning and data mining techniques have been developed to extract high-level information from great amounts of data. As most data comes in form of unstructured text in natural languages, research on text mining is currently very active and dealing with practical problems. Among these, text categorization deals with the automatic organization of large quantities of documents in priorly defined taxonomies of topic categories, possibly arranged in large hierarchies. In commonly proposed machine learning approaches, classifiers are automatically trained from pre-labeled documents: they can perform very accurate classification, but often require a consistent training set and notable computational effort. Methods for cross-domain text categorization have been proposed, allowing to leverage a set of labeled documents of one domain to classify those of another one. Most methods use advanced statistical techniques, usually involving tuning of parameters. A first contribution presented here is a method based on nearest centroid classification, where profiles of categories are generated from the known domain and then iteratively adapted to the unknown one. Despite being conceptually simple and having easily tuned parameters, this method achieves state-of-the-art accuracy in most benchmark datasets with fast running times. A second, deeper contribution involves the design of a domain-independent model to distinguish the degree and type of relatedness between arbitrary documents and topics, inferred from the different types of semantic relationships between respective representative words, identified by specific search algorithms. The application of this model is tested on both flat and hierarchical text categorization, where it potentially allows the efficient addition of new categories during classification. Results show that classification accuracy still requires improvements, but models generated from one domain are shown to be effectively able to be reused in a different one.

Classical and quantum aspects of black hole dynamics

Il contenuto fisico della Relatività Generale è espresso dal Principio di Equivalenza, che sancisce l'equivalenza di geometria e gravitazione. La teoria predice l'esistenza dei buchi neri, i più semplici oggetti macroscopici esistenti in natura: essi sono infatti descritti da pochi parametri, le cui variazioni obbediscono a leggi analoghe a quelle della termodinamica. La termodinamica dei buchi neri è posta su basi solide dalla meccanica quantistica, mediante il fenomeno noto come radiazione di Hawking. Questi risultati gettano una luce su una possibile teoria quantistica della gravitazione, ma ad oggi una simile teoria è ancora lontana. In questa tesi ci proponiamo di studiare i buchi neri nei loro aspetti sia classici che quantistici. I primi due capitoli sono dedicati all'esposizione dei principali risultati raggiunti in ambito teorico: in particolare ci soffermeremo sui singularity theorems, le leggi della meccanica dei buchi neri e la radiazione di Hawking. Il terzo capitolo, che estende la discussione sulle singolarità, espone la teoria dei buchi neri non singolari, pensati come un modello effettivo di rimozione delle singolarità. Infine il quarto capitolo esplora le ulteriori conseguenze della meccanica quantistica sulla dinamica dei buchi neri, mediante l'uso della nozione di entropia di entanglement.

Mercato dell'informazione, posizionamento dei media e distorsioni: Un'analisi attraverso l'algoritmo Wordfish

Una stampa libera e plurale è un elemento fondante di ogni sistema democratico ed è fondamentale per la creazione di un’opinione pubblica informata e in grado di esercitare controllo e pressione sulle classi dirigenti. Dal momento della loro creazione i giornali si sono imposti come un’importantissima fonte di informazione per l’opinione pubblica. La seconda metà del Novecento, inoltre, ha conosciuto innovazioni tecnologiche che hanno portato grandi cambiamenti nel ruolo della carta stampata come veicolo di trasmissione delle notizie. Partendo dalla diffusione della televisione fino ad arrivare alla rivoluzione digitale degli anni ’90 e 2000, la velocità di creazione e di trasmissione delle informazioni è aumentata esponenzialmente, i costi di produzione e di acquisizione delle notizie sono crollati e una quantità enorme di dati, che possono fornire moltissime informazioni relative alle idee e ai contenuti proposti dai diversi autori nel corso del tempo, è ora a disposizione di lettori e ricercatori. Tuttavia, anche se grazie alla rivoluzione digitale i costi materiali dei periodici si sono notevolmente ridotti, la produzione di notizie comporta altre spese e pertanto si inserisce in un contesto di mercato, sottoposto alle logiche della domanda e dell'offerta. In questo lavoro verrà analizzato il ruolo della domanda e della non perfetta razionalità dei lettori nel mercato delle notizie, partendo dall’assunto che la differenza di opinioni dei consumatori spinge le testate a regolare l’offerta di contenuti, per venire incontro alla domanda di mercato, per verificare l’applicabilità del modello utilizzato (Mullainhatan e Shleifer, 2005) al contesto italiano. A tale scopo si è analizzato il comportamento di alcuni quotidiani nazionali in occasione di due eventi che hanno profondamente interessato l'opinione pubblica italiana: il fenomeno dei flussi migratori provenienti dalla sponda sud del Mediterraneo nel mese di ottobre 2013 e l'epidemia di influenza H1N1 del 2009.

L'internazionalizzazione e le specializzazioni commerciali delle regioni italiane nel settore agroalimentare

Il presente lavoro si compone di tre capitoli, tra loro autonomi e allo stesso tempo intrinsecamente collegati. Nel primo capitolo si è voluto offrire una panoramica dello scenario agroalimentare italiano e della sua rilevanza nel sistema economico nazionale. Per fare ciò si è partiti da una disamina del contesto economico mondiale per poi centrare il discorso sull’andamento congiunturale dell’agroalimentare nazionale, analizzato secondo i principali indicatori macroeconomici. Successivamente vengono presentati gli attori del sistema agroalimentare, rilevando per ciascuno di essi le proprie specificità e tendenze. L’ultima parte del primo capitolo è un focus specifico sul ruolo giocato dall’agroalimentare italiano nel commercio e nei mercati internazionali. Nel secondo capitolo si è approntata una mappatura territoriale e per comparti delle principali specializzazioni commerciali del settore agroalimentare delle regioni italiane. Tramite l'utilizzo di appositi indici di specializzazione si è analizzata la realtà agroalimentare delle regioni italiane, mettendone in evidenza la struttura competitiva e approssimandola tramite l’analisi dei vantaggi comparati di cui gode. Infine, nel terzo capitolo, si è ampliato il campo d'analisi tentando di misurare il livello di internazionalizzazione delle regioni italiane, non solo in ambito agroalimentare, ma considerando l'intero sistema territoriale regionale. Si è tentato di fare ciò tramite tre strumenti: l’analisi delle componenti principali (PCA o ACP), il Mazziotta-Pareto Index e il Wroclaw taxonomic method. I risultati ottenuti tramite le tre modalità di elaborazione hanno permesso di approfondire la conoscenza del livello di internazionalizzazione registrato dalle regioni italiane, mettendo in luce ulteriori filoni di ricerca della tematica osservata.

Analisi delle previsioni meteorologiche mensili mediante il modello GLOBO (ISAC-CNR)

In questo lavoro sono presentate le principali caratteristiche delle previsioni meteorologiche mensili, nonché il progresso scientifico e storico che le ha coinvolte e le tecniche adibite alla loro verifica. Alcune di queste tecniche sono state applicate al fine di valutare ed analizzare l'errore sistematico (o bias) e l'RMSE di temperatura a 850 hPa (T850), altezza geopotenziale a 500 hPa (Z500) e precipitazioni cumulate del modello GLOBO, utilizzato presso l'Istituto per le Scienze dell'Atmosfera e del Clima del Consiglio Nazionale delle Ricerche per formulare previsioni mensili. I risultati mostrano la progressione temporale dell'errore, che aumenta nelle prime due settimane di integrazione numerica fino a stabilizzarsi tra la terza e la quarta. Ciò mostra che il modello, persa l'influenza delle condizioni iniziali, raggiunge un suo stato che, per quanto fisiologicamente distante da quello osservato, tende a stabilizzarsi e a configurarsi quindi come sistematico (eventualmente facilitandone la rimozione in fase di calibrazione delle previsioni). Il bias di T850 e Z500 presenta anomalie negative prevalentemente lungo le zone equatoriali, e vaste anomalie positive sulle aree extra-tropicali; quello delle precipitazioni mostra importanti sovrastime nelle zone continentali tropicali. La distribuzione geografica dell'RMSE (valutato solo per T850 e Z500) riscontra una generale maggiore incertezza nelle zone extra-tropicali, specie dell'emisfero settentrionale e nei mesi freddi.

Un sistema MRP per la schedulazione della produzione

L’obiettivo del progetto di tesi è la progettazione e realizzazione di un prototipo MRP che possa permettere la pianificazione della produzione di fabbrica a breve termine, in base ai vincoli di produttività delle linee di lavorazione e alla disponibilità del prodotto in giacenza.

Le funzioni circolari ed esponenziali

Nei capitoli I e II ho costruito rigorosamente le funzioni circolari ed esponenziali rispettivamente attraverso un procedimento analitico tratto dal libro Analisi Matematica di Giovanni Prodi. Nel III capitolo, dopo aver introdotto il numero di Nepero e come limite di una particolare successione monotona, ho calcolato i limiti notevoli dell'esponenziale e della sua inversa, che sono alla base del calcolo differenziale di queste funzioni, concludendo poi la sezione dimostrando l'irrazionalità del numero e, base dei logaritmi naturali. Nel capitolo successivo ho dato, delle funzioni circolari ed esponenziali, i rispettivi sviluppi in serie di Taylor ma solamente nel V capitolo potremo renderci veramente conto di come i risultati ottenuti siano fra loro dipendenti. In particolare verrà messa in evidenza come il legame del tutto naturale che si osserva fra le funzioni circolari e le funzioni esponenziali rappresenta le fondamenta di argomenti molto notevoli e pieni di significato, come l'estensione ai numeri complessi dell'esponenziale o le celebri identità di Eulero. L'ultimo capitolo vedrà come protagonista pi greco, così misterioso quanto affascinante, che per secoli ha smosso gli animi dei matematici intenzionati a volerne svelare la natura. Come per il numero di Nepero, non potrà mancare un paragrafo dedicato alla dimostrazione della sua non razionalità.

L'intercomprehension: une methode pour sauvegarder les langues et leur avenir?

Al giorno d'oggi è diventato necessario conoscere varie lingue visto che viviamo ormai in un mondo sempre più interconnesso. L'inglese è diventata la lingua dominante, ma quali sono i rischi che ne derivano? E' veramente necessario utilizzare una "lingua terza" anche tra locutori di lingue della stessa famiglia? In Europa soprattutto, sembra che il multilinguismo sia diventato un ostacolo più che una ricchezza e c'è sempre più la tendenza ad accettare l'imposizione dell'inglese.Tuttavia ci sono metodi di didattica linguistica come l'"intercomprensione" che potrebbero permettere di riscoprire l'importanza delle famiglie linguistiche. Ciò permetterebbe di rivalutare e valorizzare le proprie radici culturali (attraverso la lingua) che rischiano di andare perdute per via di una massificazione culturale provocata dall'inglese. Pertanto questa tesi partirà da un'analisi complessiva delle lingue nel mondo (ecolinguistica, teorie di Louis-Jean Calvet), arriverà ad analizzare la situazione nell'Unione Europea e il ruolo dell'inglese giungendo infine a proporre l'intercomprensione (nello specifico il metodo EuRom5) come possibile mezzo di salvaguardia delle lingue nella loro diversità.

La figura della donna nella società giapponese: dal Giappone moderno alla società contemporanea

L’idea del presente elaborato nasce da due elementi principali: l’attualità del tema in Giappone ma anche in Europa, e l’esistenza nella lingua giapponese di strutture grammaticali e sintattiche propriamente “maschili”. L’analisi della figura della donna nella società giapponese moderna è trattata attraverso un breve excursus che va dalla mitologia alla Seconda Guerra Mondiale. Il mito presenta la femminilità come valore, e genera una società matriarcale. Tuttavia, l’influenza delle religioni e lo sviluppo del sistema feudale ben presto orientano la società verso un rigido patriarcato. Nonostante la Restaurazione Meiji abbia dato impulso ai primi movimenti di riforma in materia di diritti delle donne, è solo durante il periodo Taishō che la società assimila influenze progressiste e vedute più aperte, e lo status della donna diviene oggetto di riforme e conquiste. Nella seconda metà degli anni Trenta il clima oppressivo in vista della Seconda Guerra Mondiale predilige ancora una volta il ruolo femminile tradizionale plasmato dalla cultura patriarcale. Per la prima volta, durante l’Occupazione statunitense viene proposto un modello femminile alternativo, che sembra promuovere un’immagine diversa della donna. Tuttavia, tale fenomeno indietreggia non appena mutano le priorità degli Stati Uniti in Giappone. In seguito, lo studio della figura della donna nella società è trattata tramite l’analisi della Costituzione del 1946 e delle leggi in materia di famiglia, istruzione e occupazione. Tale analisi risulta interessante in quanto riflette l’andamento altalenante che caratterizza la società giapponese nell'ambito dell’eguaglianza di genere. Inoltre, è riportata l’analisi critica delle leggi in materia di eguaglianza di genere e pari opportunità in ambito lavorativo. L’analisi delle leggi permette di comprendere le tendenze delle nuove generazioni emerse negli ultimi anni, in particolare lo stile di vita della donna del Giappone contemporaneo.

Characterization of a dual-energy X-ray absorptiometry system for soft tissues assessment and their correlations with metabolic state

Il crescente utilizzo di sistemi di analisi high-throughput per lo studio dello stato fisiologico e metabolico del corpo, ha evidenziato che una corretta alimentazione e una buona forma fisica siano fattori chiave per la salute. L'aumento dell'età media della popolazione evidenzia l'importanza delle strategie di contrasto delle patologie legate all'invecchiamento. Una dieta sana è il primo mezzo di prevenzione per molte patologie, pertanto capire come il cibo influisce sul corpo umano è di fondamentale importanza. In questo lavoro di tesi abbiamo affrontato la caratterizzazione dei sistemi di imaging radiografico Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA). Dopo aver stabilito una metodologia adatta per l'elaborazione di dati DXA su un gruppo di soggetti sani non obesi, la PCA ha evidenziato alcune proprietà emergenti dall'interpretazione delle componenti principali in termini delle variabili di composizione corporea restituite dalla DXA. Le prime componenti sono associabili ad indici macroscopici di descrizione corporea (come BMI e WHR). Queste componenti sono sorprendentemente stabili al variare dello status dei soggetti in età, sesso e nazionalità. Dati di analisi metabolica, ottenuti tramite Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) su campioni di urina, sono disponibili per circa mille anziani (provenienti da cinque paesi europei) di età compresa tra i 65 ed i 79 anni, non affetti da patologie gravi. I dati di composizione corporea sono altresì presenti per questi soggetti. L'algoritmo di Non-negative Matrix Factorization (NMF) è stato utilizzato per esprimere gli spettri MRS come combinazione di fattori di base interpretabili come singoli metaboliti. I fattori trovati sono stabili, quindi spettri metabolici di soggetti sono composti dallo stesso pattern di metaboliti indipendentemente dalla nazionalità. Attraverso un'analisi a singolo cieco sono stati trovati alti valori di correlazione tra le variabili di composizione corporea e lo stato metabolico dei soggetti. Ciò suggerisce la possibilità di derivare la composizione corporea dei soggetti a partire dal loro stato metabolico.

Studio geomorfologico e geologico-tecnico dei versanti in argille azzurre tra i fiumi Idice e Reno

Il presente lavoro affronta la tematica delle morfologie calanchive, forme ardite ed affascinanti, ma anche associate ad un certo grado di rischio idrogeologico per le infrastrutture, e si pone l'obiettivo di caratterizzare i bacini all'interno dell'area di studio per individuarne differenze che possano contribuire a spiegare la genesi e l'evoluzione dei fenomeni di evoluzione delle forme e del paesaggio

Regular and exact categories

Lo scopo del lavoro è quello di presentare alcune proprietà di base delle categorie regolari ed esatte nel contesto della teoria delle categoria algebrica.