Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
Proposta argomenti per prova finale Laurea triennale in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni - 2011/12
DOCENTE PROPONENTE ARGOMENTI
GIULIA BOATO 1) Digital image forensics Il digital forensics si occupa di stabilire l’autenticità e/o l’integrità dei dati digitali. Nel caso delle immagini vi sono molte tecniche che permettono di evidenziare manipolazioni globali e locali. Il lavoro di tesi prevede l’analisi di un algoritmo specifico e la sua applicazione a un database d’immagini per studiarne l’accuratezza. Referenze bibliografiche: H. Farid. A Survey of Image Forgery Detection. IEEE Signal Processing Magazine, 26(2):16-­‐25, 2009. −
2) Analisi di manipolazioni su zone salienti delle immagini Le immagini digitali sono semplici da manipolare. Per questo recentemente si sono sviluppati molti algoritmi per analizzare e rilevare tali manipolazioni. In questa tesi si focalizza l’attenzione sulle zone salienti delle immagini (calcolate tramite un saliency detector), evidenziando eventuali manipolazioni e studiando le performance di alcuni algoritmi. Referenze bibliografiche: − H. Farid. A Survey of Image Forgery Detection. IEEE Signal Processing Magazine, 26(2), 2009. − O. Muratov, P. Zontone, G. Boato, F.G.B. De Natale. A segment-­‐based image saliency detection. IEEE ICASSP 2011. 3) Analisi multimodale su archivi di immagini L’indicizzazione e il ritrovamento di immagini in archivi enormi di dati multimediali vengono spesso effettuati tramite keyword. Recentemente si sono proposti metodi per la combinazione dell’analisi testuale con l’analisi delle caratteristiche visive delle immagini e con l’utilizzo delle coordinate GPS, ove disponibili, al fine di migliorare i risultati forniti all’utente. La tesi si focalizza sullo studio di diversi modi per combinare queste informazioni e sulla comparazione dei diversi risultati ottenuti. Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
Referenze bibliografiche: − F. Richter, S. Romberg, E. Hoerster, R. Lienhart. Multimodal Ranking for Image Search on Community Databases. ACM MIR 2010. DAVIDE BRUNELLI 1) Micro Fuel cell as alternative power supply to embedded communication systems and Wireless sensor networks The thesis will be devoted to the study of electronic circuits for power conversion and control of micro size fuel cells used for low power, small factor communication devices. The circuit will have the unregulated voltage of the fuel cells as input and will provide a regulated voltage output making them compatible with the powered device Referenze bibliografiche: − Feng Zhao and Leonidas Guibas. Wireless Sensor Networks: An Information Processing Approach (The Morgan Kaufmann Series in Networking). Morgan Kaufmann, July 2004. 2) Multi-­‐source Energy Harvester The thesis will perform architectural exploration for high efficient circuits for power conversion from environmental sources. Micro-­‐Watts applications will be powered by energy scavenged from the environment exploring several sources (photovoltaic, thermal, kinetic, vibrational). The thesis will deal also with modularity for energy harvesters and with the management of the energy storage units Referenze bibliografiche: − Feng Zhao and Leonidas Guibas. Wireless Sensor Networks: An Information Processing Approach (The Morgan Kaufmann Series in Networking). Morgan Kaufmann, July 2004. 3) Multimodal Sensor Networks Le reti di sensori e i sistemi di intelligenza ambientale si stanno evolvendo in strutture sempre più complesse ed eterogenee. In particolar modo le reti di sensori hanno a disposizione protocolli di comunicazione (IEEE802.15.4, ZigBee) che permettono l’interconnessione di centinaia di nodi radio per creare una rete estesa di monitoraggio e di controllo degl’ambienti. In tale ambito l’impiego di innumerevoli tipologie di sensori, la capacità di calcolo distribuita e la cooperazione dei vari dispositivi radio, permettono la realizzazione di sistemi intelligenti che siano in grado di valutare puntualmente sia in termini spaziali che temporali le condizioni ambientali. Obiettivo della tesi è lo studio di fattibilità ed la simulazione in termini di autonomia energetica, di una rete multimodale di sensori che utilizza opportuni algoritmi di power management . Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
Referenze bibliografiche: − Feng Zhao and Leonidas Guibas. Wireless Sensor Networks: An Information Processing Approach (The Morgan Kaufmann Series in Networking). Morgan Kaufmann, July 2004. 4) iBee -­‐ Sviluppo di una rete Zigbee per iPhone e Android Nell’ambito di applicazioni di Ambient Intelligence sta crescendo la richiesta di applicazioni che utilizzano reti di sensori indossabili, con particolare enfasi sugli smart sensors. Per smart sensors intendiamo dispositivi elettronici con capacità computazionale in grado di trasmettere informazioni in modalità wireless e di restituire un output all’utente (feedback che può essere sonoro, visivo, tattile...).Scopo della tesi è lo studio di fattibilità e realizzazione di un rete si sensori ZigBee in grado di interfacciarsi ad un dispositivo evoluto quale un iPhone o un sistema mobile Android. Referenze bibliografiche: − Feng Zhao and Leonidas Guibas. Wireless Sensor Networks: An Information Processing Approach (The Morgan Kaufmann Series in Networking). Morgan Kaufmann, July 2004. 5) Agricultural Android whatcher Negli ultimi anni la video sorveglianza sta prendendo sempre più piede e l’aumento delle telecamere nei vari ambienti è sempre crescente. Questa aumento porta a problematiche riguardanti sia la quantità di dati da registrare sia la necessità di aumentare la presenza umana che sorveglierà le telecamere. Soprattutto per questi motivi le smart camera stanno guadando sempre più interesse. Queste telecamere dotate di intelligenza locale su piattaforma Android possono fare elaborazione video direttamente e autonomamente, quindi aiutare un sistema di visione distribuito sia a limitare la quantità di dati rilevanti, sia a limitare la necessità di operatori. Questa tesi prevede la studio di una piattaforma Android (e.g smartphone) con lo scopo di realizzare il software di gestione e verifica per un’applicazione in agricoltura. Referenze bibliografiche: − Feng Zhao and Leonidas Guibas. Wireless Sensor Networks: An Information Processing Approach (The Morgan Kaufmann Series in Networking). Morgan Kaufmann, July 2004. Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
6) On-­‐body communication for low cost Body Area Network Nelle applicazioni con reti di sensori indossabili, è fondamentale il ridotto consumo di potenza per la comunicazione. Sfortunatamente, nonostante i progressi nelle tecniche di ultra-­‐low power radio l’energia necessaria per la trasmissione di informazioni è ancora molto onerosa per applicazioni e dispositivi con elevata autonomia. Obiettivo della tesi è l’esplorazione di tecniche di on-­‐body (on-­‐skin) communication per body area sensors (sensori indossabili) limitando la comunicazione wireless solo all’effettiva necessità di trasmettere informazioni ad elaboratori esterni (e.g. PC) . Referenze bibliografiche: − Feng Zhao and Leonidas Guibas. Wireless Sensor Networks: An Information Processing Approach (The Morgan Kaufmann Series in Networking). Morgan Kaufmann, July 2004. NICOLA CONCI 1) Analisi delle performance di dispositivi low-­‐cost per interazione uomo-­‐macchina L’attivita’ prevede di analizzare il funzionamento di Microsoft Kinect, per lo sviluppo di applicazioni di interfaccia uomo-­‐macchina. In particolare si richiede allo studente di sviluppare un algoritmo per la registrazione dell’immagine RGB e di profondita’ fornite dal dispositivo, al variare della distanza del soggetto. Referenze bibliografiche: − Boato G., Conci N., Daldoss M., De Natale, F.G.B., Piotto N., “Hand Tracking and Trajectory Analysis for Physical Rehabilitation”. IEEE MMSP ’09, Brazil, 05-­‐07 Oct. 2009; 2) Posizionamento di telecamere in ambienti indoor Si richiede al candidato di testare in diverse configurazioni, un algoritmo per l’ottimizzazione del posizionamento di telecamere in ambienti di videosorveglianza. A partire da un software disponibile, si richiede di creare scenari applicativi, e valutarne le performance. Referenze bibliografiche: − L. Lizzi and N. Conci, CAMERA PLACEMENT USING PARTICLE SWARM OPTIMIZATION IN VISUAL SURVEILLANCE APPLICATIONS, IEEE Int’l Conference on Image Processing, 2009. Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
3) Rilevamento della pupilla in immagini a bassa risoluzione Il rilevamento automatico della pupilla e’ uno dei principali strumenti che permette di capire la direzione dello sguardo di un soggetto osservato. La maggior parte degli strumenti attualmente disponibili fa riferimento all’uso di sensori ad infrarosso dal costo elevato. Nel caso pero’ di immagini a bassa risoluzione, catturate da comuni webcam, il problema e’ piu’ complesso. Si richiede al candidato di fare una ricerca bibliografica sull’argomento, validando ed eventualmente modificando un semplice prototipo dimostrativo. Referenze bibliografiche: − Armanini, N. Conci, Eye tracking as an accessible assistive tool, IEEE WIAMIS 2010. 4) Testing di procedure industriali per la messa a fuoco di telecamere Lo studente, dato un software messo a disposizione dall’azienda EOPTIS di Trento, dovrà quantificare la bontà dell’algoritmo di messa a fuoco, mediante sperimentazione, e ricerca di algoritmi simili allo stato dell’arte. GIAN FRANCO DALLA BETTA 1) Sensori ottici e rivelatori di radiazioni A partire dalle nozioni apprese nel corso di Elettronica sui fotodiodi, l’attività proposta riguarda lo studio di sensori innovativi in grado di rivelare fotoni (ottici, X e gamma) e particelle cariche in un ampio spettro di energie. Referenze bibliografiche: − S. Donati, “Fotorivelatori”, AEI, 1997 − H. Zimmermann, “Integrated silicon opto-­‐electronics”, Springer, 2000. − G.F. Knoll, “Radiation detection and measurement”, Wiley, 2000. − G. Lutz, “Semiconductor radiation detectors”, Springer, 1999. − L. Rossi, P. Fischer, T. Rohe, N. Wermes, “Pixel detectors: From Fundamentals to Applications”, Springer, 2006 − F. Hartmann, “Evolution of Silicon Sensor Technology in Particle Physics”, Springer, 2009 − K. Iniewski, “Semiconductor radiation detection systems”, CRC Press, 2010. 2) Circuiti di lettura per sensori ottici e rivelatori di radiazioni A partire dalle nozioni apprese nel corso di Elettronica sugli amplificatori CMOS e gli amplificatori operazionali, l’attività proposta riguarda lo studio (analitico e con l’ausilio di simulazioni SPICE) di circuiti atti alla lettura ed all’elaborazione dei segnali provenienti da sensori ottici e rivelatori di radiazioni, con enfasi sui circuiti di lettura impiegati nei sensori di immagini CMOS e sugli amplificatori di carica e filtri formatori per segnali provenienti da rivelatori di radiazioni. Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
Referenze bibliografiche: a) A.S. Sedra, C.K. Smith, “Microelectronic Circuits", Oxford Univ. Press, 2004. b) D. A. Johns, K. Martin, “Analog integrated circuit design”, Wiley, 1997. c) H. Spieler, “Semiconductor detector systems”, Oxford Univ. Press, 2005. d) K. Iniewski, “Electronics for radiation detection”, CRC Press, 2010 e) R. Schaumann, H. Xiao, M. Van Valkenburg, “Design of Analog Filters”, Oxford Univ. Press, 2009. f) A. Williams, F. Taylor, “Electronic Filter Design Handbook”, McGraw-­‐Hill, 2006 g) A.I. Zverev, “Handbook of Filter Synthesis”, Wiley, 2005. FABRIZIO GRANELLI 1) Reti di Telecomunicazioni e Servizi Gli argomenti proposti ricoprono i differenti aspetti relativi ad architetture e protocolli per le reti di telecomunicazioni, nonché servizi di rete e sistemi distribuiti. Alcune tematiche consentiranno lo svolgimento di brevi periodi di stage presso aziende e centri di ricerca operanti nel settore delle reti di telecomunicazioni. Nel dettaglio, le tematiche proposte riguardano i seguenti argomenti: 1. Sperimentazione su testbed wireless mesh (protocolli di routing, consumo energetico) 2. Sviluppo di interfacce di gestione per reti di telecomunicazioni (monitoraggio di rete wireless multi-­‐hop) 3. Acquisizione ed analisi di tracce di traffico 4. Analisi del consumo energetico di dispositivi di rete 5. Misurazione di rete (throughput, delay) 6. Architetture di cloud computing 7. Sviluppo applicazioni per dispositivi mobili 8. Emulazione e simulazione di reti 9. Analisi delle prestazioni di reti e sistemi distribuiti Si prega di contattare il docente ([email protected]) per un incontro per ottenere ulteriori informazioni e discutere i dettagli delle attività sopra indicate. Referenze bibliografiche: − Kurose-­‐Ross, “Reti di Calcolatori e Internet,” Pearson Education. − W.R. Stevens, “TCP/IP Illustrated,” Addison-­‐Wesley. − Siti web e articoli scientifici relativi alle specifiche tematiche indicate sopra (indicati dal docente sulla base delle preferenze dello studente). Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
ANDREA MASSA 1) WIRELESS TECHNOLOGIES for SMART SPA Partendo dalle nozioni apprese nel corso Tecniche di Progettazioni per Comunicazioni Wireless, l’attività prevede l’analisi e lo sviluppo/integrazione di sistemi basati su comunicazioni wireless, quali le wireless sensor network (WSN) o i sistemi di identificazione automatica a radio-­‐frequenza (RFID). Obiettivo è garantire ed ottimizzare le modalità e capacità di interazione tra i singoli dispositivi distribuiti nell’ambiente fino ai sistemi più complessi in grado di mostrare un comportamento autonomo ed adattivo in funzione del contesto applicativo in cui il sistema si trova ad operare. Referenze bibliografiche: − W. Dargie, C. Poellabauer, “Fundamentals of Wireless Sensor Networks: Theory and Practice”, Wiley, 2010. − H. Karl, A. Willig, “Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks”, Wiley, 2005. − A. Rida, L. Yang, M. Tentzeris, “RFID-­‐enabled Sensor Design and Applications”, Artech House, 2010. − K. Finkenzeller, “RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification”, Wiley, 2003. − J. Kennedy, R. C. Eberhart, with Y. Shi, “Swarm Intelligence”, Morgan Kaufmann, 2001. − Y. Rahmat-­‐Samii and E. Michielssen, “Electromagnetic optimization by genetic algorithms”, Wiley, 1999. 2) INTELLIGENT WIRELESS SYSTEMS for HOMELAND SECURITY Partendo dalle nozioni apprese nel corso Tecniche di Progettazioni per Comunicazioni Wireless e/o Tecniche di Diagnostica Biomedicale, l’attività prevede lo studio e sviluppo di tecniche e metodologie per il monitoraggio ed il remote sensing in applicazioni di sicurezza industriale, archeologica, architettonica, e la sorveglianza di siti di interesse pubblico (ospedali, scuole, aeroporti, musei) in cui è richiesto un regolare funzionamento delle attività. Referenze bibliografiche: − M. G. Amin, “Through-­‐the-­‐Wall Radar Imaging”, CRC Press, 2010. − M. I. Skolnik, “Introduction to Radar Systems”, McGraw-­‐Hill, 2001. − G. Franceschetti, R. Lanari, “Synthetic Aperture Radar Processing”, CRC Press, 1999. − R. T. Compton Jr., “Adaptive Antennas”, Prentice Hall, 1988. − W. Dargie, C. Poellabauer, “Fundamentals of Wireless Sensor Networks: Theory and Practice”, Wiley, 2010. Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
3) BIOMEDICAL IMAGING Partendo dalle nozioni apprese nel corso Tecniche di Diagnostica Biomedicale, l’attività prevede lo studio e l’analisi di strategie e metodologie di diagnosi non-­‐invasiva per applicazioni di imaging di tessuti organici al fine di ottenere un’immagine della regione di interesse sfruttando l’informazione contenuta nei dati di campo elettromagnetico diffuso. Referenze bibliografiche: − M. Pastorino, “ Microwave Imaging”, Wiley, 2010. − T. Furukawa, “Biological Imaging and Sensing “, Springer, 2004. − M. Bertero, P. Boccacci, “Introduction to Inverse Problems in Imaging ,” Institute of Physics Publishing, 1998. − Ishimaru, “Wave Propagation and Scattering in Random Media”, IEEE Press, 1997. − J. Kennedy, R. C. Eberhart, with Y. Shi, “Swarm Intelligence”, Morgan Kaufmann, 2001. − Y. Rahmat-­‐Samii and E. Michielssen, “Electromagnetic optimization by genetic algorithms”, Wiley, 1999. FARID MELGANI 1) Elaborazione e Classificazione di Immagini Telerilevate L'attività avrà per scopo lo sviluppo e la validazione di algoritmi per l'elaborazione e/o la classificazione di immagini telerilevate per problematiche legate al monitoraggio ambientale. Riferimenti bibliografici: − R. O. Duda, P. E. Hart, and D. G. Stork. Pattern Classification. 2nd Edition, New York: John Wiley & Sons Inc, 2001. − S. Theodoridis and K. Koutroumbas. Pattern Recognition. 1st edition, Academic Press, 1999. 2) Elaborazione e Classificazione di Segnali ECG L'attività consisterà nello sviluppo e la validazione di algoritmi per l'elaborazione e/o la classificazione di segnali elettrocardiografici per il monitoraggio automatico di patologie cardiache. Riferimenti bibliografici: − R. O. Duda, P. E. Hart, and D. G. Stork. Pattern Classification. 2nd Edition, New York: John Wiley & Sons Inc, 2001. − S. Theodoridis and K. Koutroumbas. Pattern Recognition. 1st edition, Academic Press, 1999. Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
3) Elaborazione e Classificazione di Segnali Spettroscopici L'attività avrà per obiettivo lo sviluppo e la validazione di algoritmi per l'elaborazione e/o la classificazione di segnali spettroscopici per il monitoraggio della qualità di prodotti alimentari. Riferimenti bibliografici: -­‐ R. O. Duda, P. E. Hart, and D. G. Stork. Pattern Classification. 2nd Edition, New York: John Wiley & Sons Inc, 2001. -­‐ S. Theodoridis and K. Koutroumbas. Pattern Recognition. 1st edition, Academic Press, 1999. ROBERTO PASSERONE 1) Progetto di sistemi elettronici In generale, sono disponibili tematiche a vari livelli che coprono il progetto dal livello di sistema al livello circuitale a porte logiche. 1) Sintesi ad alto livello (High-­‐level synthesis) 2) Progetto basato su modelli (Model-­‐based design) 3) Ottimizzazione sequenziale (Sequential optimization) 4) Verifica formale e di equivalenza (Formal and equivalence checking) 5) Progettazione Hardware/Software (Hardware/Software co-­‐design) 6) Progetto di Architetture multiprocessore (Multiprocessor architectures) 7) Reti su chip (Networks on chip) 8) Progetto per bassi consumi (Low power design) Riferimenti bibliografici: − Giovanni De Micheli. Synthesis and Optimization of Digital Circuits. McGraw Hill − Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, Bora Nikolic. Circuiti Integrati Digitali. Prentice Hall − M. Morris Mano, Charles R. Kime. Logic and Computer Design Fundamentals. Prentice Hall − M. Morris Mano, Charles R. Kime. Reti Logiche. Addison Wesley − Mark Zwolinkski. VHDL Progetto di Sistemi Digitali. Prentice Hall − K.C. Chang. Digital Systems Design with VHDL and Synthesis. IEEE Computer Society − Jan M. Rabaey. Low Power Design Essentials. Springer Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
DARIO PETRI 1) La moderna strumentazione di misura nelle Smart Energy Grids Ci si attende che la tesi descriva la moderna strumentazione di misura utilizzata nelle prime implementazioni delle cosiddette Smart Energy Grids, ossia le reti di trasmissione e distribuzione di energia elettrica del prossimo futuro. Vengono messe in evidenza le problematiche di maggiore interesse sia da punto di vista tecnologico sia da quello metrologico. A richiesta possono essere proposte simulazioni per analizzare i limiti di accuratezza ottenibile con gli algoritmi di misura attualmente disponibili. Referenze bibliografiche: − A.G. Phadke, J.S. Thorp, Synchronized phasor measurements and thier applications, Springer, 2008 (disponibile presso il docente) − “Smart grid: the electric Energy system of the future” special Issue Proc. IEEE, June 2011, vol.99, n.6. 2) Applicazioni delle reti di sensori wireless nell’healthcare Ci si attende che la tesi descriva alcune delle applicazioni più diffuse delle reti di sensori wireless nell’assistenza in ambito sanitario e sociosanitario. Simulazioni o sperimentazioni su specifici aspetti sono disponibili su richiesta Referenze bibliografiche: − B.J. Ko et coll. “Wireless sensor networks for Healthcare” , Proc. IEEE, Vol.98, n. 11, Nov 2010, pp. 1947-­‐1960. − Altra bibliografia è disponibile presso il docente. 3) Ingegneria dell’innovazione Ci si attende che la tesi illustri alcuni dei principali approcci e metodi per promuovere ed organizzare la progettazione di nuovi prodotti o servizi. Referenze bibliografiche: − P.Corsi et coll, Innovation Engineering: the power of intangible networks, ISTE, 2006 (disponibile presso il docente). GIUSEPPE RICCARDI 1) Generazione, Analisi ed Interpretazione di “lifelogs” nell’ambito di esperimenti sull’analisi dei comportamenti di persone singole o gruppi. Referenze bibliografiche: − http://sisl.disi.unit.it Facoltà di Ingegneria Consiglio di Area Didattica in Ingegneria dell’Informazione
2) Progettazione di interfacce per dispositivi smartphones nell’ambito della ricerca sull’interazione vocale e multimodale. Referenze bibliografiche: − http://sisl.disi.unit.it 3) Progettazione di algoritmi per il riconoscimento delle emozioni a partire da segnale vocale, testuale o multimodale. Referenze bibliografiche: − http://sisl.disi.unit.it
