Thesis Proposals

Proposte di tesi e stage per studenti della laurea triennale o specialistica

(aggiornate al 12/02/2016)

Relatore Prof. Paolo Fiorini

– Tesi triennale/stage/magistrale: Statistical analysis of magnetic resonance images (MRI) of pancreatic lesions.  The study consists in the realization of a software (eventually in Matlab) for the statistical analysis of segmented medical images.

The first part is about the realization of first order statistics (tesi/stage triennale):

-First-order statistics: histogram analysis, voxel count, gray levels, energy, entropy, minimum intensity, maximum intensity, mean intensity, median intensity, range, mean deviation, root mean square, standard deviation, skewness, kurtosis, variance, uniformity,…

-Morphology and shape: volume, surface area, compactness, maximum 3D diameter, sperical disproportion, …

The next step will be about texture analysis (tesi/stage magistrale):

-texture Gray-Level Co-occurrence Matrix: autocorrelation, cluster prominence, cluster shade, correlation, …

-texture Gray-Level Run Length Matrix

This study is included in a collaboration between the Computer Science Department, Altair Robotics laboratory and the Department of Medicine and regards a new emerging field in radiology that is radiomics. Radiomics is about treating medical images not just as pictures intended for solely visual interpretation but as data. Radiomic data contain first-, second-, and higher order statistics. These data are combined with other patient data and are mined with sophisticated bioinformatics tools to develop models that may pottentialy imporve diagnostic, prognostic, and predictiv e accuracy.

Tesi specialistica: Multimodal breasts deformation for image registration in robot guided biopsies.  This study is about the modelling of the breast deformation scanned with the magnetic resonance imaging (MRI) device and with the three-dimensional ultrasound (US) ABVS probe in order to visually assist the interventional radiologist during a robotic needle insertion for the biopsy of the breast. The candidate should study and implement in C++ and/or Matlab algorithms able to realize a realistic deformation of the breast images using the finite element method (FEM).

Tesi specialistica: Tablet application for the visualisation, browsing, interaction with medical images.  The candidate should develop an application that interfaces with a PACS (picture archiving and communication system for medical images) server and an elaboration server that runs medical images analysis algorithms in order to assist a doctor to do diagnose a patient or to evaluate and plan an intervention. The images stored in the PACS server are in the DICOM protocol, while the elaboration server uses standard open source medical images processing software (e.g. Mevislab, 3DSlicer).

Tesi specialistica: pianificazione del moto in ambienti dinamici. Si tratta di prendere l’albero di algoritmi sviluppati a seguito della tesi di dottorato e di metterli in forma consistente e coerente.

Tesi specialistiche: pianificazione del moto in 3D, con particolare interesse per l’applicazione ai quadrirotori. L’argomento può essere affrontato in modo puramente cinematico, cineto-dinamico includendo i vincoli dinamici dei quadrirotori, o di calcolo ottimo, applicando la teoria più recente sulla soluzione dell’equazione di HBJ.

Varie tesi triennali/specialistiche: Riconoscimento e simulazione di un intervento: ricavare dal filmato di un intervento la sua segmentazione in fasi elementari, proporne una valutazione di qualità, realizzare la simulazione grafica/dinamica dell’intervento

Tesi specialistica: Applicazione di algoritmi per effettuare lo SLAM nella navigazione per robot mobile per la localizzazione della posizione di strumenti chirurgici.

Tesi specialistica: Ricostruzione di un’immagine di un ambiente da un mosaico d’immagini riprese da robot mobili (muti rotori e/o telecamere chirurgiche)

Tesi triennali/specialistiche: Analisi e sviluppo di algoritmi per la segmentazione semi automatica di immagini mediche e la creazione della simulazione dell’anatomia.

Correlatore Dott.ssa Marta Capiluppi, Relatore Prof. Paolo Fiorini

Tesi triennale/stage o Tesi Specialistica: Integrazione del simulatore del robot Nao con Oculus Rift. La tesi consisterà nello studio e implementazione in ROS/V-Rep di metodi per l’integrazione dei movimenti del robot Nao con la visuale offerta da Oculus. L’obiettivo è la creazione di un ambiente virtuale per l’educazione dei bambini autistici ai comportamenti sociali. Una possibile estensione riguarda la trasposizione dei risultati ottenuti sul robot reale.

Tesi Specialistica: Analisi ed identificazione automatica del tono/volume della voce. La tesi consisterà nello sviluppo di metodi per definire e classificare il tono e il volume della voce in base a pattern comportamentali. L’obiettivo è la creazione di una classificazione dei toni della voce per poterli integrare in un robot, migliorando gli algoritmi di interazione uomo-robot, con particolare riferimento alla terapia dello spettro autistico.

Tesi triennale/stage o Tesi Specialistica: Analisi e percezione dei segnali biometrici per l’interazione con robot. La tesi consisterà nello studio dei metodi di trasmissione e classificazione dei segnali biometrici, mandati da sensori indossabili (tipo Myo Armband) e strumenti comuni (tipo Leap motion, WII) per aumentare la percezione del robot rispetto tali segnali. L’obiettivo è la creazione di un sistema di interazione uomo-robot in grado di analizzare le emozioni della persona che indossa o usa i sensori, con particolare riferimento alla terapia dello spettro autistico.

Relatore Dott. Riccardo Muradore

Tesi triennale/stage o Tesi Specialistica: Controllo del robot WAM via ROS

Tesi triennale/stage o Tesi Specialistica: Vision-based planning of the suturing task

Tesi triennale/stage o Tesi Specialistica: Graphical rendering of the Da Vinci robot

Tesi triennale/stage o Tesi Specialistica: Organ deformation in Bullet

Correlatore Dott. Andrea Calanca,  Relatore Prof. Paolo Fiorini

Tesi specialistica: Implementazione e comparazione di algoritmi di controllo “soffice” per l’interazione tra uomo e robot. Si parte da un lavoro precedente, dove è stato collezionato e razionalizzato lo stato dell’arte. Competenze richieste: controlli, C++.

Tesi specialistica: Implementazione di algoritmi di locomozione e bilanciamento dell’equilibrio su modelli biomeccanici semplificati. Si parte da un lavoro precedente, dove alcuni modelli sono stati implementati e controllati. Competenze richieste: Matlab.

Tesi triennale/specialistica: Controllo di manipolatori ultraleggeri con sensori di forza innovativi. Competenze richieste: controlli, C++.

Tesi triennale (implementativa): Interfacciamento di un sensore CMOS su elettronica STM.

Correlatore Dott. Diego Dall’Alba, Relatore Prof. Paolo Fiorini

– Tesi/Stage Triennale: Analisi di accuratezza e precisione nella calibrazione spaziale di una sonda ecografica 2D la cui posa è misurata da un sistema di tracking ottico. Il lavoro prevede l’utilizzo della libreria software PLUS e può essere esteso per considerare l’influenza dei parametri di acquisizione delle immagini ecografiche o il setup sperimentale (introduzione di cover plastica protettiva della sonda). Ambiente di lavoro: Matlab & Windows

Tesi/Stage Triennale: Stima della deformazione di una superficie utilizzando proiettore e tracker ottico passivo. La tecnica consiste nel proiettare sulla superficie di cui studiare la deformazione un pattern di luce ad alto contrasto (pattern geometrico bianco/nero) che verrà riconosciuto come punti di misura dal sistema di tracking ottico. Il lavoro prevede l’analisi di precisione e accuratezza del sistema ottenuto e il confronto con altre tipologie di sensori (RGBD, stereo camera, ecc…).

Tesi specialistica e/o Tirocinio: Stima dei movimenti e delle deformazioni di strutture anatomiche umane durante l’acquisizione di immagini ecografiche. Esiste un lavoro di tesi specialistica con codice Matlab da cui partire. Ambiente di lavoro: Windows & Matlab.

Tesi specialistica e/o Tirocinio: Algoritmi di fusione di sensori multipli locali ed eterogeni per la stima della posa di uno strumento (chirurgico) impugnato manualmente. I sensori in oggetto saranno una piattaforma inerziale (sensore IMU), un sistema di tracking ottico esterno e un sistema di visione montato direttamente sullo strumento. Possibili sovrapposizioni con i lavori riguardanti i metodi per lo SLAM applicati ai multi-rotori. Ambiente di lavoro: Linux Ubuntu & scripting a scelta (Octave, python, mono)

– Tesi Triennale o possibile estensione a Specialistica: Sviluppo di un sistema di tracking ottico passivo per la misura della posa di oggetti basato su librerie openCV e sistema di telecamera stereoscopiche. Analisi di accuratezza e precisione. Nel caso di tesi specialistica sarà possibile introdurre metodi avanzati per il riconoscimento di punti salienti nelle immagini o per eseguire in modo efficiente il template matching (possibile ottimizzazione del sistema basato su GPU). Ambiente di lavoro: Linux Ubuntu & scripting python e/o C++.

– Tesi/Tirocinio Triennale con possibile estensione a Specialistica: sviluppo di applicazioni di realtà aumentata per il sistema di visione stereoscopica del robot chirurgico daVinci, con particolare attenzione all’integrazione e fusione di modelli tridimensionale ottenuti da dati pre-operativi e alle immagini (ecografiche bi-dimensionali) disponibili durante l’intervento. Esiste un progetto in C++ basato su openCV da cui partire. Ambiente di lavoro: Linux Ubuntu & C++

Tesi Specialistica: Analisi di sequenze video di interventi chirurgici eseguiti con il sistema chirugico robotico daVinci per segmentare le diverse fasi dell’intervento e quantificare l’utilizzo complessivo in termini di tempo e spazio del sistema endoscopico tridimentionale. Ambiente di lavoro: Matlab

– Tesi Specialistica: Segmentazione di sequenze d’immagini stereoscopiche degli strumenti chirurgici del robot daVinci. Esiste un progetto (con relativo codice Matlab) da cui partire, ma che deve essere esteso per considerare la posa del polso articolato degli strumenti in oggetto. Ambiente di lavoro: Windows & C++ o Matlab

– Tesi specialistica: Pianificazione ed esecuzione semi-autonoma del movimento dell’endoscopio stereoscopico del sistema chirurgico daVinci per inseguire una struttura di interesse o per garantire la miglior visuale possibile degli strumenti chirurgici. Ambiente di lavoro: Linux Ubuntu & ROS

– Tesi/Tirocinio Triennale: sviluppo di un sistema per il controllo vocale dei movimenti della telecamera stereoscopica del sistema chirurgico robotico daVinci. Ambiente di lavoro: Linux Ubuntu & ROS

Correlatore Dott. Bogdan Maris, Relatore Prof. Paolo Fiorini

– Tesi/Stage Triennale/Specialistica: Sviluppo di protocolli di realtà virtuale interattivi per lo studio della riattivazione delle memorie di cue reactivity in tabagisti, come modello per lo studio di interventi terapeutici individualizzati. Il progetto prevede l’installazione della simulazione su OculusRif e Leapmotion fornendo così la possibilità di misure della gestualità. In una seconda fase, si prevede di associare l’immersione con Oculus alla misura del comportamento con Leapmotion. In collaborazione con il Laboratorio di NeuroPsicofarmacologia (NeuroPsiLab), Sez di Farmacologia, Dip. Sanità Pubblica e Medicina di Comunità, Univ Verona.

Correlatore Dott. Fabrizio Boriero, Relatore Prof. Paolo Fiorini

Tesi triennale e stage: Comparazione prestazioni di simulazione fisica tra Vrep, Gazebo, Simulink e Mathematica.

Tesi specialistica: Valutare e implementare un motore fisico in C++ per la simulazione della dinamica del quadricottero (risulta disponibile del codice Matlab da cui partire).

Tesi specialistica: Identificazione dei parametri dinamici del cottero in maniera automatica

Tesi specialistica: Reti mesh su nodi volanti (Xbee,Wi-fi, bluetooth, etc)

Tesi specialistica: Calcolo distribuito su computer volanti