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. La prima parte del corso è dedicata ad una introduzione su nozioni generali e principali operatori per l'elaborazione di immagini. Si affronteranno quindi un problema di ricostruzione di immagini nell'ambito della missione Solar Orbiter (ESA), un problema di elaborazione di immagjni nell'ambito della missione SDO/AIA (NASA) e un problema di previsione nell'ambito della missione SDO/HMI (NASA). Per ciascuno dei problemi trattati è prevista una esercitazione di laboratorio in ambiente MATLAB. Sia le lezioni teoriche che le lezioni di laboratorio si svolgono in presenza.
L'insegnamento intende 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. A tale scopo, insieme a lezioni frontali inerenti la teoria, sono previste esercitazioni di laboratorio durante le quali si elaboreranno dati registrati da satelliti NASA ed ESA attualmente in orbita.
La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali e attività in laboratorio) e lo studio individuale consentiranno allo studente di acquisire competenze avanzate finalizzate a
Tutti gli argomenti dell'insegnamento sono trattati in maniera autoconsistente. Lo studente deve comunque avere acquisito, durante il percorso triennale, conoscenze di base di Calcolo Numerico, necessarie ad affrontare i temi dell'insegnamento. È consigliato l'insegnamento Analisi di Fourier.
L'insegnamento prevede lezioni teoriche, per un totale di 32 ore, e tre esercitazioni in laboratorio, per un totale di 20 ore. Sia le lezioni teoriche che le esercitazioni si terranno in presenza, in particolare la frequenza alle esercitazioni in laboratorio è fortemente consigliata. All’inizio di ogni attività di laboratorio è prevista una breve introduzione teorica con lo scopo di richiamare le tecniche computazionali che verranno utilizzate e definire i passi da seguire. Nella parte pratica, gli studenti, suddivisi in gruppi di due o tre e con il supporto dei docenti, dovranno implementare le tecniche descritte. Al termine di ogni attività di laboratorio, gli studenti dovranno consegnare un codice, comprensivo di una breve relazione delle metodologie utilizzate e dei risultati ottenuti. L’organizzazione e le date di svolgimento delle singole attività di laboratorio verranno comunicate direttamente dai docenti durante le lezioni teoriche.
Fondamenti dell’elaborazione di immagini: 1) Immagini digitali: campionamento e quantizzazione. 2) Principali operatori puntuali e locali per l'elaborazione di immagini. 3) Modello di formazione e registrazione di immagini: blurring e noise. 4) Point Spread Function. 5) Sistemi di imaging in frequenza. Funzione di Trasferimento. 6) Filtraggio in frequenza.
Applicazioni all’imaging astronomico:
Tutte le slides utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su Aulaweb. In generale, gli appunti presi durante le lezioni e il materiale su Aulaweb sono sufficienti per la preparazione dell'esame. I libri e gli articoli sotto indicati sono suggeriti come testi di approfondimento:
Ricevimento: Su appuntamento, da concordare via email (Anna.Maria.Massone@unige.it)
Ricevimento: su appuntamento via email (michele.piana@unige.it)
In accordo col calendario accademico approvato dal Consiglio di Corso di Studi.
APPLICAZIONI DELLA MATEMATICA ALL'ASTROFISICA
Durante il semestre si svolgeranno tre esercitazioni di laboratorio per le quali saranno previsti termini di consegna dei relativi codici, comprensivi di una breve relazione delle metodologie utilizzate e dei risultati ottenuti. Valutazione positiva delle esercitazioni di laboratorio sarà requisito di ammissione ad una prova orale finale. Per gli studenti che avranno frequentato almeno il 75% delle ore di laboratorio la prova orale verterà sugli argomenti teorici del corso, per gli altri verterà anche sugli aspetti più tecnici delle esercitazioni di laboratorio.
Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre seguire le istruzioni descritte in dettaglio alla pagina https://unige.it/disabilita-dsa/studenti-disturbi-specifici-apprendimento-dsa. In particolare, le agevolazioni vanno richieste con significativo anticipo (almeno 7 giorni) rispetto alla data di esame scrivendo al/alla docente con in copia il docente Referente di Scuola e l’Ufficio competente (vedi istruzioni).
Le prove di laboratorio sono volte a testare le capacità pratiche acquisite per la risoluzione dei problemi posti e verranno valutate sulla base di diversi criteri:
La prova orale è infine volta a valutare la capacità di comunicare in maniera chiara e competente le conoscenze acquisite.
Si consigliano gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali di contattare i docenti all’inizio del corso per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali e forniscano idonei strumenti compensativi.
