APPLICAZIONI DELLA MATEMATICA ALL'ASTROFISICA

APPLICAZIONI DELLA MATEMATICA ALL'ASTROFISICA

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iten
Codice
62425
ANNO ACCADEMICO
2020/2021
CFU
6 cfu al 1° anno di 9011 MATEMATICA (LM-40) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
MAT/08
LINGUA
Italiano (Inglese a richiesta)
SEDE
GENOVA (MATEMATICA)
periodo
1° Semestre
materiale didattico

PRESENTAZIONE

Applicazioni della Matematica all'Astrofisica intende fornire una preparazione matematica specialistica sui metodi propri della ricostruzione e dell’elaborazione di immagini di tipo astronomico sfruttando dati provenienti dalle più attuali missioni NASA ed ESA. Compatibilmente con l'emergenza epidemiologica da COVID-19 e le conseguenti misure in materia di contenimento, le lezioni si terranno in presenza e/o per via telematica.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’obiettivo dell'insegnamento è fornire una preparazione matematica specialistica sui metodi propri della ricostruzione e dell’elaborazione di immagini con particolare riferimento all’elaborazione di immagini di tipo astronomico.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Gli argomenti trattati nell'insegnamento, e le esercitazioni di laboratorio previste, sono finalizzate all'acquisizione di competenze avanzate nella

  • Ricostruzione di immagini a raggi X mediante tecniche di inversione della Trasformata di Fourier da dati limitati
  • Desaturazione di immagini EUV mediante soluzione di problemi di diffrazione inversa
  • Previsione di brillamenti solari mediante tecniche di machine learning

PREREQUISITI

Tutti gli argomenti dell'insegnamento sono trattati in maniera autoconsistente.

Modalità didattiche

L'insegnamento prevede lezioni teoriche e tre esercitazioni in laboratorio. Compatibilmente con l'emergenza epidemiologica da COVID-19 e le conseguenti misure in materia di contenimento, le lezioni teoriche si terranno in presenza nel rispetto delle norme sul distanziamento e/o in modalità telematica. Le esercitazioni invece si terranno in modalità telematica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Fondamenti dell’elaborazione di immagini: 1) Immagini digitali: campionamento e quantizzazione. 2) Modello di formazione e registrazione di immagini: blurring e noise.  3) Point Spread Function. 4) Sistemi di imaging in frequenza. Funzione di Trasferimento. 5) Filtraggio in frequenza.  

Applicazioni all’imaging astronomico:

  1. Ricostruzione di immagini da visibilities: formazione del dato nel telescopio STIX su Solar Orbiter; concetto di visibility; inversione della Trasformata di Fourier da dati limitati; tecniche di deconvoluzione; metodi iterativi di ricostruzione.
  2. Desaturazione di immagini: formazione del dato nello strumento SDO/AIA; saturazione primaria, blooming, frange di diffrazione; diffrazione inversa; mosaicing.
  3. Forecasting: proprietà estraibili da immagini SDO/HMI; reti neurali; percettrone semplice e multistrato.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

  1. Bertero M and Boccacci P 1998 An Introduction to Linear Inverse Problems in Imaging (IOP, Bristol)
  2. R.C. Gonzalez and R.E. Woods. Digital Image Processing 2nd edition. Prentice-Hall. 2002
  3. S. Giordano, N. Pinamonti, M. Piana, and A.M. Massone. The process of data formation for the Spectrometer/Telescope for Imaging X-rays (STIX) in Solar Orbiter. SIAM Journal on Imaging Sciences Vol. 8, No. 2, pp. 1315–1331, 2015
  4. G. Torre, R.A. Schwartz, F. Benvenuto, A. M. Massone, and M. Piana. Inverse diffraction for the Atmospheric Imaging Assembly in the Solar Dynamics Observatory

 

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Su appuntamento, da concordare via email.

Ricevimento: su appuntamento via email

Commissione d'esame

MICHELE PIANA (Presidente)

Anna Maria MASSONE (Presidente)

FEDERICO BENVENUTO

LEZIONI

Modalità didattiche

L'insegnamento prevede lezioni teoriche e tre esercitazioni in laboratorio. Compatibilmente con l'emergenza epidemiologica da COVID-19 e le conseguenti misure in materia di contenimento, le lezioni teoriche si terranno in presenza nel rispetto delle norme sul distanziamento e/o in modalità telematica. Le esercitazioni invece si terranno in modalità telematica.

INIZIO LEZIONI

In accordo con il calendario accademico approvato dal Consiglio di Corsi di Studi.

ORARI

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

Vedi anche:

APPLICAZIONI DELLA MATEMATICA ALL'ASTROFISICA

ESAMI

Modalità d'esame

Prova orale.

Modalità di accertamento

Valutazione positiva delle esercitazioni di laboratorio come requisito di ammissione alla prova orale - Prova orale

Non sono previsti compitini durante il semestre