Progetto didattico
Simulazione di immagini Radar ad Apertura Sintetica (SAR) di oggetti parametrici
SUPSI Image Focus
La tesi presenta un sistema integrato in tre moduli per la simulazione e la validazione di immagini radar ad apertura sintetica (SAR) su infrastrutture industriali. Il primo modulo è un generatore parametrico di cisterne petrolifere che produce modelli 3D in varianti a tetto fisso e flottante, garantendo geometrie fedeli alla realtà. Il secondo modulo introduce un sistema di animazione basato su timeline e keyframe, capace di campionare i movimenti ai tempi effettivi di acquisizione del sensore radar per riprodurre con accuratezza effetti di moto. Il terzo modulo implementa una correlazione tra immagini reali e simulate mediante cross-correlation 2D via FFT. L’output del sistema costituisce un dataset sintetico destinato all’addestramento di modelli di intelligenza artificiale per il riconoscimento automatico di oggetti industriali.
La tesi presenta un sistema per la simulazione e la validazione di immagini SAR su infrastrutture industriali, articolato in tre parti distinte ma integrate.
La prima componente è un generatore parametrico di cisterne petrolifere, in varianti a tetto fisso e flottante, con componenti (scale, passerelle, parapetti, tubazioni) scalati e riposizionati senza distorsioni. Il sistema produce modelli geometrici puliti e ripetibili a partire dai parametri di input, agevolando l’integrazione nel simulatore.
La seconda componente introduce un sistema di animazione con timeline e keyframe, operativo sia in modalità frame- che time-based e, soprattutto, in grado di campionare i movimenti ai tempi effettivi di apertura del sensore; ciò consente
di riprodurre con fedeltà gli effetti di moto (sfocatura e aliasing) ed eseguire batch di simulazioni e serie temporali per l’analisi.
Infine, la terza componente realizza un sistema di correlazione tra immagini reali e simulate, basato su cross-correlation 2D via FFT con sweep angolare attorno all’orientamento stimato, che restituisce la traslazione e la rotazione massimizzando la similarità e consente di identificare l’angolo di rotazione corretto dell’oggetto simulato.
I moduli sono stati validati tramite verifiche geometriche, test analitici e confronti quantitativi e qualitativi. Nel complesso, il sistema riduce l’errore manuale, aumenta la ripetibilità degli esperimenti e costituisce una base solida per future estensioni sui modelli, sull’animazione e sulla correlazione.
La prima componente è un generatore parametrico di cisterne petrolifere, in varianti a tetto fisso e flottante, con componenti (scale, passerelle, parapetti, tubazioni) scalati e riposizionati senza distorsioni. Il sistema produce modelli geometrici puliti e ripetibili a partire dai parametri di input, agevolando l’integrazione nel simulatore.
La seconda componente introduce un sistema di animazione con timeline e keyframe, operativo sia in modalità frame- che time-based e, soprattutto, in grado di campionare i movimenti ai tempi effettivi di apertura del sensore; ciò consente
di riprodurre con fedeltà gli effetti di moto (sfocatura e aliasing) ed eseguire batch di simulazioni e serie temporali per l’analisi.
Infine, la terza componente realizza un sistema di correlazione tra immagini reali e simulate, basato su cross-correlation 2D via FFT con sweep angolare attorno all’orientamento stimato, che restituisce la traslazione e la rotazione massimizzando la similarità e consente di identificare l’angolo di rotazione corretto dell’oggetto simulato.
I moduli sono stati validati tramite verifiche geometriche, test analitici e confronti quantitativi e qualitativi. Nel complesso, il sistema riduce l’errore manuale, aumenta la ripetibilità degli esperimenti e costituisce una base solida per future estensioni sui modelli, sull’animazione e sulla correlazione.