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Cataldo Guaragnella

Qualifica:
Ricercatori Universitari
SSD:
ING-INF/03
Telefono:
+390805963655
Fax:
Email:
Indirizzo e-mail
Struttura di appartenenza:

Elenco insegnamenti per l'anno accademico 2016/2017

Denominazione Insegnamento Corso di Studi Percorso
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI (D.M.270/04)INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA (D.M. 270/04)comune
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI (D.M.270/04)INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA (D.M. 270/04)comune

Elenco insegnamenti per l'anno accademico 2015/2016

Denominazione Insegnamento Corso di Studi Percorso
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI (D.M.270/04)INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA (D.M. 270/04)comune
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA (D.M. 270/04)comune
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI (D.M.270/04)INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI

Elenco insegnamenti per l'anno accademico 2014/2015

Denominazione Insegnamento Corso di Studi Percorso
METODI NUMERICI PER L'ELABORAZIONE DEI SEGNALIINGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI (D.M. 270/04)comune
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA (D.M. 270/04)comune
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI (D.M.270/04)TELECOMUNICAZIONI
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI (D.M.270/04)TELECOMUNICAZIONI
ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALIINGEGNERIA ELETTRONICA (D.M. 270/04)comune

Orario di Ricevimento

GiornoOra inizioOra fineLuogo
Lunedì 09:00 10:00SST lab, DEI, palazzo ex. Architettura, terzo piano
Note: Ricevo anche su appuntamento in giorni diversi da quello indicato
Dati biografici e di servizio

Cataldo Guaragnella è nato a Bari il 20 dicembre 1964, ha conseguito la maturità scientifica presso il Liceo Scientifico Statale “E. Fermi” di Bari nell’anno scolastico 1982/83.
Iscritto al Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica dell’Università degli Studi di Bari nell’anno Accademico 1983/84 (indirizzo Telecomunicazioni), ha conseguito la Laurea nella sessione straordinaria dell’A.A. 1988/89 (4 Aprile 1990) con il massimo dei voti e la lode, discutendo la Tesi dal titolo “Applicazione dell’algoritmo MUSIC per la la rivelazione e la localizzazione di emissioni in un sistema multisensor”, relatore il prof. Ciro Cafforio, sviluppata presso il laboratorio Base della Teletta S.p.A. di Chieti.
Negli anni 1989-90 ha frequentato il Laboratorio Base della Telettra s.p.a. di Chieti prima come studente e poi come borsista, occupandosi di algoritmi di stima spettrale ad alta risoluzione applicati alla stima della direzione di provenienza di emissioni elettromagnetiche mediante l’utilizzo di una schiera di antenne.
Nel Giugno 1990 ha conseguito l’abilitazione alla professione di Ingegnere.
Il 20 dicembre del 1990 ha conseguito un riconoscimento della SIP per la qualità della Tesi di Laurea.
Dal Settembre 1990 a Dicembre 1991 ha svolto il servizio militare come Ufficiale di Complemento in Marina, nel corpo delle Armi Navali.
Nel 1992, a seguito di concorso ordinario per titoli ed esami, è risultato vincitore di cattedra per l’insegnamento di Matematica Applicata per la Scuola secondaria superiore (Classe di concorso LXIV) classificandosi primo nella graduatoria di merito della Provincia di Bari.
Nel 1992, a seguito di concorso ordinario per titoli ed esami, è risultato vincitore di cattedra per l’insegnamento di Elettronica per la Scuola secondaria superiore (Classe di concorso XL) classificandosi terzo nella graduatoria di merito della Provincia di Bari.
A seguito dei concorsi suddetti, ha optato per la cattedra di Elettronica e ha insegnato Elettronica, dal 1 ottobre 1993 al 5 maggio 1996 presso vari Istituti Professionali Statali, nelle sedi di Acquaviva delle Fonti, Santeramo in Colle e Bari.
Negli anni dal 1991 al 1993 ha frequentato i corsi di Dottorato di Ricerca in Ingegneria Elettronica presso il Politecnico di Bari, tutor il prof. Ciro Cafforio.
Nel corso dell’anno 1992 ha fatto parte dell’unità di ricerca del prof. Fabio Rocca presso il Politecnico di Milano per un periodo di studio di circa sei mesi, nell’ambito del quale si è occupato di tecniche di focalizzazione per radar ad apertura sintetica in presenza di geometrie di acquisizione non convenzionali.
Il 29.09.1994 ha sostenuto con esito positivo l'esame per il conseguimento del titolo di Dottore di Ricerca in ing. Elettronica, curriculum Telecomunicazioni.
Dal 8.2.1996 è iscritto all’Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bari, matr. 5121.
Nel 1996 è risultato vincitore del concorso ad un posto di Ricercatore universitario per il raggruppamento disciplinare K03X – Telecomunicazioni (oggi ING-INF/03), presso il Politecnico di Bari, dove ha prestato servizio come ricercatore fino alla conferma in ruolo, ottenuta nel 1999.
A partire dal maggio 1999 presta servizio come Ricercatore Universitario Confermato per il settore scientifico disciplinare ING–INF/03, Telecomunicazioni, presso il Dipartimento di Elettrotecnica ed Elettronica del Politecnico di Bari.


Altri titoli ed attività svolte

Dal Gennaio 2003 è associato all’Istituto del CNR di Studi sui Sistemi Intelligenti per l’Automazione (ISSIA) di Bari. (allegati 8.1, 8.2, 8.3)
Nel 2004 è stato nominato Responsabile Scientifico dell’unità di Ricerca del Politecnico di Bari per il CNIT, Consorzio Nazionale Italiano delle Telecomunicazioni.
E’ stato componente del Consiglio Scientifico del Master di secondo livello in Telecomunicazioni del Politecnico di Bari, (PON 2000/2006, Master in Telecomunicazioni, MASTERTEL, notifica D.R.n. 216 del 02.04.2004).
Dal Dicembre 2006 ricopre il ruolo di Direttore del Laboratorio di Ricerca e Sviluppo della ditta Elettronika S.r.l. di Palo del Colle, Bari su tematiche finalizzate all'ottimizzazione dei sistemi di trasmissione digitali per il Digitale Terrestre secondo gli Standard ATSC e DVB-T. In questo ambito ha particolarmente curato lo studio e coordinato lo sviluppo di:
- Sistema Gap Filler per sistemi DVB-T in reti SFN
- High Power Amplifier a precorrezione digitale degli effetti distorsione lineari e non lineari
- Sistema di cancellazione d'eco adattativa time–domain per il sistema DVB-T
- Implementazione FPGA del sistema di equalizzazione adattativa per Gap Filler.

Nell'anno 2007 ha contribuito alla traduzione del testo Simon Aykin – Michael Moher, Introduzione alle Telecomunicazioni Analogiche e Digitali, casa editrice Ambrosiana, con il coordinamento del prof. Ciro Cafforio.

Dal Maggio 2008 è responsabile del Laboratorio di Elaborazione Statistica dei Segnali del Dipartimento di Elettrotecnica e Elettronica del Politecnico di Bari.

Nell'anno 2009 si è fatto promotore della formalizzazione di un laboratorio congiunto Università-Impresa in collaborazione con l'azienda Elettronika S.r.l. Di Palo del Colle, Bari, approvato dal Consiglio di Dipartimento. Il nuovo laboratorio, SST-lab (Segnali e Sistemi per le Telecomunicazioni) ha sede operativa presso Elettronika S. r. l. e sede legale presso il DEE del Politecnico di Bari; Cataldo Guaragnella ricopre il ruolo di Direttore Scientifico del laboratorio; all'iniziativa partecipano i proff. associati Andrea Guerriero e Cristoforo Marzocca e recentemente ha trovato forme di sinergia con altre strutture di Ricerca: l'Istituto di STudio sui Sistemi intelligenti per l'automazione (ISSIA -CNR) e il laboratorio AeF lab del Politecnico di Bari.

Cataldo Guaragnella è chairman per il Politecnico di Bari di un agreement con l'Università di Transilvania (Brasov, RO) per attività di didattica e ricerca nel campo delle telecomunicazioni.

E' nell'elenco degli esperti valutatori RST dell'ARTI – Regione Puglia nella sezione Ingegneria Industriale e dell'Informazione.

E' inserito nel board della rivista internazionale International Journal on Digital Multimedia Broadcasting (http://www.hindawi.com/journals/ijdmb/editors/).

E’ revisore per riviste scientifiche di prestigio, per le quali ha curato la revisione di numerosi articoli:
IEEE Transactions on Image Processing (allegato 10.a).
IEEE Transactions on Multimedia (allegato 10.b)
IEEE Transactions on Wireless Communications
IEEE Signal Processing Letters (allegato 10.c)
IEEE Communications Letters (allegato 10.d)
Elsevier PATTERN RECOGNITION (allegato 10.e)


Attività organizzativa ed istituzionale

Nell'Anno 2000 è stato membro aggregato della Commissione Esami di Stato per l'abilitazione all'esercizio della professione di ingegnere.
Dal 2000 al 2003 è stato componente della Giunta di Dipartimento.
E’ stato componente della Commissione Orari della I Facoltà di Ingegneria del Politecnico di Bari negli anni 2000 – 2003 per i Corsi di Laurea in Ingegneria Elettronica, Ingegneria Informatica, Ingegneria delle Telecomunicazioni e Ingegneria dell’Automazione.
Nel 2009 ha organizzato la giornata di studio Tech Day con Texas Instruments presso il Politecnico di Bari.
E' membro del Consiglio di Amministrazione dello spin-off dello spin off BEST s.r.l. Per il Politecnico di Bari.
Dal 2011 è delegato del Rettore per la Piattaforma Italiana dei Beni Culturali:
(http://www.confindustriasi.it/files/File/Documenti/DocumentiLavoro/PiattaformaCultura/culturalheritage.html)
Partecipazione a Commissioni
Sessione II 2000: Procedura di valutazione comparativa per n. 1 posti di ricercatore, K03X, Università degli Studi di PALERMO, Facoltà di INGEGNERIA
Sessione IV 2001: Procedura di valutazione comparativa per n. 1 posti di ricercatore ricercatore, ING-INF/03,Università degli Studi ROMA TRE, Facoltà di INGEGNERIA
Sessione I 2004/IV 2003: Procedura di valutazione comparativa per n. 1 posti di ricercatore ricercatore, ING-INF/03, Università degli Studi di SALERNO, Facoltà di INGEGNERIA
Procedura selettiva pubblica, per titoli e colloquio, per l’attribuzione di un assegno per la collaborazione ad attività di ricerca nell’ambito del Settore Scientifico Disciplinare FIS/01 “Fisica Sperimentale” dal titolo “Tecniche avanzate di Interferometria SAR per il monitoraggio ambientale”, D.R. n.588 del 15.11.2002
Procedura selettiva pubblica, per titoli e colloquio, per l’attribuzione di un assegno per la collaborazione ad attività di ricerca nell’ambito del Settore Scientifico Disciplinare FIS/01 “Fisica Sperimentale” dal titolo “ENVISAT Data Test and Integration into advanced data processing techniqes for DInSAR applications”, D.R. n. 396 del 21.07.2003
Commissione esami di selezione per il MasterTel, D.R. n. 476 del 12.09.2002
Commissione esame finale del MasterTel, Master di II livello in Telecomunicazioni del Politecnico di Bari, PON 2000/2006, D.R.n. 216 del 02.04.2004.

Attività didattica

Negli anni accademici 1996/1997, 1997/1998, 1998/1999, 1999/2000 ha curato le esercitazioni numeriche e sperimentali per il corso di Elaborazione Numerica dei Segnali, disciplina di indirizzo del quinto anno del corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e le esercitazioni numeriche per i corsi di Comunicazioni Elettriche, disciplina del quarto anno del corso di Laurea in Ingegneria Elettronica, e Teoria dei Segnali, disciplina del terzo anno del corso di Laurea in Ingegneria Elettronica oltre che per il corso di Teoria dei Segnali del Diploma Universitario in Ingegneria Elettronica.
E' stato supplente di Teoria dei Segnali per il Corso di Laurea in Ingegneria Informatica del Vecchio Ordinamento quinquennale negli anni accademici 1999/2000, 2000/2001, 2001/2002, 2002/2003.
E' stato supplente dei corsi di Comunicazioni Elettriche I e Comunicazioni Elettriche II per il Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica del Nuovo Ordinamento (triennale) negli anni accademici 2002/2003, 2003/2004, 2004/2005, 2005/2006, 2006/2007 e 2007/2008.
Nell'ambito dei corsi di Comunicazioni Elettriche II per Ingegneria Elettronica ha curato le esercitazioni sperimentali per la simulazione in ambiente Matlab di sistemi di trasmissione numerici multilivello.
Ha assunto il carico didattico sul corso Elaborazione Statistica dei Segnali, per il Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria delle Telecomunicazioni, affidatagli come supplenza negli anni accademici 2004/2005, 2005/2006, 2006/2007 e 2007/2008.
Nell'ambito del Corso di Elaborazione Statistica dei Segnali per la laurea specialistica in Ingegneria delle Telecomunicazioni ha curato le esercitazioni sperimentali in ambiente Matlab sulle tecniche di stima parametrica e non parametrica dello spettro di potenza e applicazioni.
E’ membro di Commissioni di esami di profitto per numerose discipline dell’ambito del settore scientifico disciplinare ING-INF/03:
Comunicazioni Elettriche (Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica V.O.)
Comunicazioni Elettriche (Corso di Laurea in Ingegneria Informatica V.O.)
Teoria dei Segnali (Corso di Laurea in Ingegneria Informatica V.O.)
Reti di Telecomunicazioni (Corso di Laurea in Ingegneria Informatica V.O.)
Comunicazioni Elettriche I (Corso di Laurea in Ingegneria Informatica N.O.)
Comunicazioni Elettriche II (Corso di Laurea in Ingegneria Informatica N.O.)
È inoltre presidente delle Commissioni d’esame per le discipline:
Comunicazioni Elettriche I (Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica N.O.)
Comunicazioni Elettriche II (Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica N.O.)
Teoria dei Segnali (Corso di Laurea in Ingegneria Informatica V.O.)
Elaborazione Statistica dei Segnali (Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria delle Telecomunicazioni)
E’ garante per i Corsi di Laurea di primo e secondo livello in Ingegneria Elettronica.
E' membro della Commissione Didattica in Ingegneria Elettronica
Ha sempre collaborato con i docenti titolari delle discipline del SSD nell’assistere gli studenti fornendo loro chiarimenti e stimoli all’approfondimento degli argomenti trattati nei corsi di Comunicazioni Elettriche, Elaborazione Numerica dei Segnali, Teoria dei Segnali, Elaborazione Statistica dei Segnali sia del vecchio che del nuovo ordinamento oltre che per gli studenti del Corso di Diploma Universitario in Ingegneria Elettronica.
E’ stato relatore di oltre cinquanta tesi del Vecchio e del Nuovo ordinamento per i Corsi di Laurea in Ingegneria Elettronica, Ingegneria Informatica e Ingegneria delle Telecomunicazioni.
E’ stato correlatore di numerosi lavori di tesi assistendo i relatori, proff. Ciro Cafforio, Pietro Camarda e altri docenti di altri SSD che abbiano richiesto la sua collaborazione in temi in cui ci fosse la necessità di competenze specifiche nel settore della elaborazione dei segnali.
E’ componente del Collegio dei Docenti del Dottorato in Ingegneria dell’Informazione del Politecnico di Bari, coordinatore prof. Mario Nicola Armenise.
E’ componente del Collegio dei Docenti del Dottorato in Ingegneria Elettronica del Politecnico di Bari, coordinatore prof.ssa Antonella D'Orazio.


Partecipazione a programmi di ricerca

Dal 1989 l'ing. Guaragnella è impegnato in ambito di ricerca nel settore delle telecomunicazioni occupandosi di elaborazione numerica dei segnali e partecipando a progetti di ricerca che vedono coinvolte prestigiose università, centri di ricerca e aziende, oltre che sullo sviluppo di autonome attività di ricerca finanziate su fondi di ateneo.
Recentemente ha poi avviato numerosi contatti aziendali che gli hanno consentito la realizzazione di una rete di collaborazioni in grado di consentire la partecipazione o il coordinamento di attività di ricerca in ambito di progetti PRIN, PON e POR. Di seguito si riportano brevemente le attività svolte e quelle ancora in corso per cui ha ricevuto finanziamenti, organizzate in due gruppi: attività di ricerca coordinate e attività di ricerca a cui ha preso parte come ricercatore.

Ruolo Coordinatore dell'Unità di Ricerca

1. 2007 – Contratto di Ricerca e Sviluppo Tecnologico P.O.R. Puglia 2000-2006 Misura 3.13, Nuovo Amplificatore di potenza da 1kW per il sistema ATSC. Obiettivo: definizione delle tecniche di precorrezione digitale delle non linearità e delle distorsioni lineari del trasmettitore. – Importo della UR: 30 kEuro. Progetto inserito nel catalogo di progetti esemplari del PON “Ricerca Scientifica, Sviluppo Tecnologico, Alta Formazione”, 2000 – 2006

2. 2007 – Contratto di Ricerca e Sviluppo Tecnologico P.O.R. Puglia 2000-2006 Misura 3.13 , Nuovo Gap-Filler a cancellazione d’eco. Obiettivo: definizione di un algoritmo efficiente di cancellazione d'eco adattativa time-domain per applicazioni DVB-T nelle modalità 2k, 4k e 8k su reti SFN – Importo della UR: 20 kEuro

3. 2007 – Accordo di Programma Quadro in Materia di Ricerca Scientifica nella Regione Puglia, PROGETTO ESPLORATIVO – Sviluppo di sistema di comunicazione subacquea per reti ad hoc di sensori dedicato al monitoraggio di ambienti marini. Obiettivo: sviluppo di un sistema elettronico automatico per il monitoraggio di parametri fisico-chimici in ambienti marini – Importo della UR: 115 kEuro

4. 2007 – POR Puglia 2000-2006, Misura 6.2 Azione C a sostegno dell'Innovazione delle Imprese e dello Sviluppo Sostenibile, CUSTOS: Cultura Università Storia Tecnologie Organizzazione Spettacolarizzazione, durata 18 mesi, Obiettivo: Uso dell'animazione digitale per la valorizzazione della storia e delle tradizioni del culto micaelico garganico tra mediterraneo bizantino ed Europa centro-settentrionale, Coordinatore prof. Giorgio Otranto, Dipartimento di Studi Classici e Cristiani dell'Università degli Studi di Bari – Importo della UR: 72.5 kEuro

5. 2007 – Contratto di Ricerca : POR Puglia 2000-2006 Programmi Integrati di Agevolazioni, PIT n. 3 Investimenti in Ricerca Industriale, Sviluppo Precompetitivo e Trasferimento Tecnologico, dContentWare – Obiettivo: messa a punto di un innovativo MODELLO DI BUSINESS "DIGITAL LIBRARY", in grado di realizzare una piattaforma tecnologica per la strutturazione e la gestione integrata di prodotti/servizi relativi alla Digital Content Industry. Nell'ambito del progetto sono stati attivati due contratti, Durata 18 Mesi – Importo della UR: 30 kEuro

6. 2009 – Programma Operativo 2007-2013, Asse I Linea 1.1, Aiuti agli Investimenti in Ricerca per le PMI, SASMA – Sistema Automatico Sottomarino per il Monitoraggio Ambientale ad alta precisione, Obiettivo: definizione delle tecniche e degli algoritmi di elaborazione di sequenze video acquisite on-board per la stima dei parametri di assetto di un veicolo autonomo robotizzato subacqueo, in corso, durata 18 mesi – Importo della UR: 40 kEuro

7. 2009 – Programma Operativo 2007-2013, Asse I Linea 1.1, Aiuti agli Investimenti in Ricerca per le PMI, MIBOL – Multimedia Information based on Location, Obiettivo: Studio della infrastruttura di rete e definizione delle soluzioni ingegneristiche BT/WiFi per l’accesso ad un database informativo di valorizzazione di beni culturali; Scelte dei terminali per il trasferimento dell’informazione; studio di massima e sviluppo di un prototipo di terminale BT in classe 1/2 depotenziabile per la realizzazione di microcelle PAN di dimensione variabile, in corso, durata 18 mesi – Importo della UR: 30 kEuro

8. 2009 – Programma Operativo 2007-2013, Asse I Linea 1.1, Aiuti agli Investimenti in Ricerca per le PMI, Nuovo Amplificatore di potenza da 1kW per il sistema DTMB, Obiettivo: Studio e simulazione dello standard televisivo digitale DTMB e confronto di sistema con lo standard europeo DVB-T; simulazione e studio di fattibilità di un sistema di predistorsione di linearità adattativa real-time per segnale DTMB; studio e simulazione del flusso termico a livello microscopico e macroscopico nell’amplificatore da 1KW oggetto della ricerca, in corso, durata 18 mesi– Importo della UR: ~30 kEuro

Ruolo Componente dell'Unità di Ricerca

9. 1996 – Codifica a basso e bassissimo bit rate per applicazioni multimediali, CNR – Progetto coordinato, coordinatore prof. Riccardo Leonardi, università di Brescia

10. 1998 – Caratterizzazione di Servizi Multimediali Interattivi su Reti di Telecomunicazioni Eterogenee, PRIN, Coordinatore scientifico del Programma di Ricerca prof. Marco Giuseppe Ajmone Marsan, Responsabile scientifico dell'unita' di Ricerca prof. Pietro Camarda, Protocollo 9809321920_004, Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione, Durata 24 mesi

11. 2000 – Studio di Protocolli e Apparati per il Progetto di Reti IP Multiservizio, PRIN, Coordinatore scientifico del Programma di Ricerca prof. Marco Giuseppe Ajmone Marsan, Responsabile scientifico dell'unita' di Ricerca prof. Pietro Camarda, Protocollo MM09328839_003, Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione, Durata 24 mesi

12. 2003 – Sintesi e ottimizzazione energetica di protocolli di acceso e trasporto in reti wireless multihop, PRIN, Coordinatore scientifico del Programma di Ricerca, prof. MAZZINI Gianluca, Responsabile scientifico dell'unita' di Ricerca, CAMARDA Pietro, Protocollo 2003099141_002, Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione, durata 24 mesi

13. 2003 – Progetto PRIN 2003 num. 2003094558, Studio e sperimentazione di diagnostiche non distruttive per tratti non accessibili di condutture, Coordinatore nazionale prof. Marco Raugi (Università di Pisa) durata 24 mesi

14. 2004 – Progetto PON Programma Operativo Nazionale per le Regioni Obiettivo 1 “Ricerca Scientifica, Sviluppo tecnologico, Alta Formazione” 2000-2006 Misura 1.3 “Ricerca e sviluppo nei settori strategici per il Mezzogiorno - SIDART, Sistema Integrato per la Diagnostica dei beni Artistici, Obiettivo: Metodi di analisi delle strutture per la diagnosi dello stato di conservazione e dei processi di degrado. Responsabile dell'Unità di Ricerca prof. Giuseppe Acciani.

15. 2005 – PRIN, Metodi ed Algoritmi integrati per la diagnostica Non Distruttiva di Beni Architettonici, Coordinatore Nazionale prof. Giuseppe Acciani, durata 24 mesi – Importo della UR: 40 kEuro

16. 2007 – Accordo di programma quadro in materia di ricerca scientifica nella regione Puglia, Sviluppo di metodologie innovative di meccanica sperimentale e diagnostica strutturale. Tema dell’Unità “Tecniche di Feature extraction e classificazione di segnali per l'analisi di dati multisensoriali nella diagnostica Non Distruttiva”, durata 36 mesi

17. 2007– Programma Integrato di Agevolazioni PIT n. 3 Area Metropolitana di Bari, POR Puglia 2000/2006 – CO.S.TE. Consorzio Servizi Televisivi, durata 18 mesi, Coordinatore prof. Pietro Camarda – Importo della UR: 155 kEuro

18. 2007 – Accordo di Programma Quadro in materia di Ricerca Scientifica nella Regione Puglia , Progetto Strategico, Archaeoscapes, Tema generale: Tecnologie innovative per l'archeologia dei paesaggi: diagnostica e valutazione di impatto archeologico per la pianificazione e gestione del territorio e la conoscenza, tutela e fruizione del patrimonio archeologico. Obiettivo: elaborazione di immagini multidimensionali e pattern recognition per la rivelazione e la localizzazione di siti di interesse archeologico, Coordinatore prog. Giuliano Volpe, magnifico Rettore dell'Università di Foggia, Coordinatore dell'Unità di Ricerca dott. Nicola Veneziani, ISSIA-CNR, Bari. durata 36 mesi

19. 2007 – TeleSicurTras, Por 6.2 regione Puglia, Il Telecontrollo per La Sicurezza dei Trasporti Pericolosi sul Territorio Regionale, Coordinatore Prof. Vincenzo Di Lecce, durata 18 mesi

20. 2007 – PRIN: Studio e sperimentazione di un sistema di comunicazione ad onde convogliate in impianti elettrici navali, Obiettivo: risolvere le problematiche connesse alla realizzazione e realizzare un sistema di comunicazione ad onde convogliate di tipo powerline per applicazioni navali. Coordinatore Nazionale prof. Marco Raugi, Università di Pisa, Coordinatore dell'Unità di Ricerca prof. Giuseppe Acciani, durata 24 mesi

21. 2009 – Programma Operativo 2007-2013, Asse I Linea 1.1, Aiuti agli Investimenti in Ricerca per le PMI, DIDEROT, in corso, durata 18 mesi

Collaborazioni con Aziende

Nell'ambito di Progetti di Ricerca ha collaborazioni continue con:
ISSIA – CNR, Istituto per lo Studio di Sistemi Intelligenti per l'Automazione, su tematiche relative all’elaborazione di immagini e signal processing.
CGS – ASI, Centro di Geodesia Spaziale, Matera, elaborazione di immagini e signal processing.
Centro Laser
MicroLaben - Spin Off del Politecnico di Bari, Presidente prof. Francesco Corsi, su tematiche di implementazione FPGA di algoritmi di signal processing
GAP – Geophysical Application and Processing, Spin Off del Politecnico di Bari, presidente prof. Luciano Guerriero, su tematiche di implementazione DSP di algoritmi di signal processing in ambito audio, ed ausilio all'elaborazione di segnali telerilevati multispettrali e multidimensionali e pattern recognition

1200 elettronica S.r.l. sull'implementazione di algoritmi e sistemi complessi in logica programmabile
Elettronika S.r.l., su tematiche di studio, progetto e sviluppo di sistemi di comunicazione digitali
TelecomItalia
Reverberi Eletec s.r.l.
Reply s.p.a.
PC Software s.r.l.
IMET s.p.a.
Alenia s.p.a.
Ai2 S.r.l., Applicazioni di Ingegneria e Informatica, su tematiche di accesso multicanale a sistemi informativi e librerie multimediali digitali, MPEG 21
Casa Editrice Laterza, collaborazione sulle problematiche di accesso multicanale a Librerie Digitali Multimediali e tutela del Copyright, nell'ambito di un progetto di ricerca finanziato
Graphiservice S.r.l., su tematiche di accesso multicanale a sistemi informativi nell'ambito di un progetto di ricerca finanziato
DigiVox S.r.l., di recente si sono avviati dei contatti per la collaborazione su tematiche di codifica video, sintesi video e video animazione
Isotta Fraschini, s.p.a., su tematiche di signal processing di vibrazioni per l'analisi e il modeling
LIGI s.r.l., su tematiche di implementazione fpga e dsp e image processing.



Collaborazioni Internazionali

Aalborg University – Dk (prof. Torben Larsen)
Imperial College, London – UK (prof. Danilo Mandic)
Philips Research, Eindhoven – NL (eng. Peter Stolk)
Transilvania University, Brasov – RO (prof. Doru Ursutiu)


Attività scientifica

Gli interessi scientifici dell’ing. Guaragnella riguardano l’elaborazione numerica di segnali mono e multidimensionali. Nell’ambito delle tematiche specifiche relative al settore scientifico disciplinare ING-INF/03, ha affrontato le seguenti tematiche di ricerca:
Codifica predittiva per sistemi video scalabili in risoluzione, wavelet e sub-band coding di immagini;
Stima del flusso ottico in video sequenze
Segmentazione automatica e codifica ad oggetti di video sequenze
Image e Video processing: algoritmi e sistemi per la codifica, classificazione, e descrizione di immagini e video
Sintesi di sequenze video applicate alla codifica in applicazioni a bassissimo bit rate
Elaborazione di segnali per la diagnostica non distruttiva
Elaborazione di segnali Radar ad apertura sintetica
Di seguito si riporta una breve descrizione dell’attività di ricerca svolta.
Codifica predittiva per sistemi video scalabili in risoluzione, wavelet e sub-band coding di immagini
(Riferimenti bibliografici [1, 3, 18, 34, 41])
In questo ambito la ricerca ha riguardato lo studio della tecnica di compensazione dello spostamento applicata a sistemi di codifica multirisoluzione. La possibilità di realizzare sistemi di codifica scalabili in risoluzione spaziale fornisce ai codificatori video l’adattabilità ad ambiti operativi diversi a partire dalla codifica di segnale TV per finire ad applicazioni del tipo video-conferenza o video comunicazione interpersonale. Le tecniche di codifica video si avvalgono della fortissima ridondanza temporale insita nel segnale video, pertanto tutti gli algoritmi di codifica video scalabili in risoluzione implementano la predizione temporale. In questo ambito applicativo si è studiata una tecnica di compensazione dello spostamento sul segnale decomposto in sottobande di frequenza differenti, ottenuto sia mediante la tecnica di sub-band coding che mediante decomposizione wavelet.
Inoltre, avvalendosi della correlazione tra le componenti di alta frequenza di un'mmagine decomposta in sottobande e l’immagine in banda base si è messo a punto un sistema in grado di “predire” con una discreta approssimazione il contenuto delle bande di più alta frequenza a partire da una elaborazione non lineare, sviluppando un operatore non lineare convolutivo (derivato da tecniche di filtraggio morfologico) operante sulla componente passabasso: l’operatore locale è in grado di esaltare la pendenza dei salti di luminosità più evidenti dell’immagine passabasso, e di generare quindi componenti di alta frequenza che corrispondono alle componenti di immagine energeticamente più significative in quelle bande. Questa tecnica ha consentito l’implementazione di un sistema di codifica a predizione delle sottobande, in grado di produrre un’immagine di qualità soggettiva migliore partendo dalla sola informazione passa basso e dal residuo, codificato con pochi bit, relativo alle sole sottobande che interessa trasmettere.
La descrizione in sottobande si rivela poi un utile strumento per rendere robusta qualsiasi tecnica di classificazione di immagini. In collaborazione con ricercatori dell’Istituto di Studi sui Sistemi Intelligenti per l’Automazione del CNR di Bari, si è affrontato lo studio di video sequenze sportive (calcio); la decomposizione wavelet è stata applicata al problema dell’individuazione del pallone necessario sviluppare una tecnica di riconoscimento della forma del pallone e della sua tipica tessitura in modo da poter addestrare una rete neurale che sia in grado di effettuarne il riconoscimento automatico in modo robusto ed affidabile.
Si è mostrato, infatti, che l’applicazione della decomposizione wavelet rende il sistema di decisione sulla palla molto più robusto, riducendo fortemente le probabilità di non individuare la presenza della palla o di confondere un oggetto differente con la palla. Anche in presenza di problemi di self-shadowing della palla e di variazione di illuminazione della scena, i risultati ottenuti sono buoni.
Questo lavoro, sviluppato nell'ambito di un progetto finanziato da privati, ha prodotto un sistema per il tracciamento del pallone con lo scopo di individuare l'evento di goal fantasma, come servizio di ausilio alla decisione arbitrale. Il sistema, sviluppato interamente presso l'ISSIA del CNR di Bari, si avvale dell'uso di una coppia di telecamere ad alta risoluzione temporale (200 frames/s) e di un sistema esperto basato su reti neurali sia nella fase della rivelazione del pallone, sia nella fase di decisione dell'evento goal.
Stima del flusso ottico in video sequenze
(Riferimenti bibliografici [19, 20, 21, 22, 27, 36])
Un risultato interessante ha riguardato la generalizzazione della tecnica di misura a blocchi dello spostamento (block matching) in sequenze video: il difetto maggiore della tecnica di confronto a blocchi consiste nel determinare un blocco dell’immagine precedente che assomiglia massimamente al blocco preso in considerazione dell'immagine attuale. Quando il blocco cade sul bordo di un oggetto in moto, esso contiene contributi di oggetti differenti nella scena, caratterizzati da vettori di moto differenti. Questa osservazione ha condotto all’individuazione di tecniche per la segmentazione di ciascun blocco in un numero finito di aree.
Il problema è stato affrontato in due differenti modi: con un approccio statistico in grado di segmentare quei pixel all’interno del blocco che con alta probabilità sono relativi a porzioni di immagine caratterizzati da un vettore di moto differente rispetto alla maggioranza di pixel del blocco; è stata poi sviluppata un’altra tecnica più semplice, ma efficiente, che consente una preventiva partizione di ciascun blocco il cui moto sia da stimare, in tre aree disgiunte, ciascuna caratterizzabile con un particolare vettore di moto.
Un ulteriore sviluppo di quest’ultima tecnica ha riguardato la possibilità di stimare, con sufficiente approssimazione, il campo di variazione di luminosità della scena inquadrata: a causa del moto dell’oggetto principale e dello sfondo può capitare che regioni dell’immagine siano caratterizzate da una variazione di illuminazione. In questo caso la tecnica di confronto a blocchi determina vettori di moto che non corrispondono al reale moto presente nella scena.
L’aver preventivamente segmentato ciascun blocco in regioni distinte consente di calcolare, all’interno di ciascuna regione in cui il blocco è stato suddiviso, un coefficiente di scala, o anche un modello polinomiale di illuminazione locale dell’oggetto. Questo modello consente da un lato l’ottenimento di stime del flusso ottico spazialmente meno discontinue, e quindi verosimilmente più aderenti alla realtà, dall’altro può consentire la compensazione del campo di illuminazione della scena, svincolando il problema della stima del flusso ottico dall’informazione semantica che può essere quindi convenientemente codificata a costo più basso e trasmessa.
Segmentazione automatica e codifica ad oggetti di video sequenze
(Riferimenti bibliografici [4, 5, 6, 9, 19, 20, 21, 22, 29, 30])
In numerose applicazioni di elaborazione di immagini si richiedono procedure di clustering, classificazione, quantizzazione vettoriale e sistemi efficienti di edge detection. Sebbene vi siano numerose tecniche note in letteratura che assolvono pienamente a tali scopi, ciascuna di esse ben si adatta a particolari condizioni operative. Nel problema della segmentazione video, in particolare, si è utilmente adoperata una rete NUSD, sviluppata al Politecnico di Bari, che, pur fornendo buoni risultati, si è rivelata sensibile alla scelta dei parametri che ne governano il comportamento e sensibile anche allo “stato iniziale”. Nell’ottica di poter implementare un sistema semiautomatico in grado di fornire risultati ripetibili, si è sviluppata una tecnica nuova, che risulta in una modifica di una precedente tecnica nota come ISODATA, e che automaticamente determina il numero di classi del sistema e fornisce risultati ripetibili. Questa tecnica è stata utilizzata sia per la segmentazione video, con buoni risultati, sia per la quantizzazione vettoriale nella codifica di immagini fisse, producendo risultati apprezzabili in modo ripetibile ed efficiente.
Anche gli algoritmi di edge detection, che sono di fatto dei sottoprodotti delle tecniche di filtraggio morfologico delle immagini usate negli algoritmi di estrapolazione spettrale già sviluppati, hanno prodotto in modo efficiente e semplice risultati in linea con i migliori edge detectors noti in letteratura.
Image e Video processing: algoritmi e sistemi per la codifica, classificazione, e descrizione di immagini e video
(Riferimenti bibliografici [2, 7, 8, 12, 15, 23, 25, 26, 28, 29, 31, 33, 35, 40, 42])
La codifica video consente la descrizione di una scena con un opportuno livello di qualità ad alti bitrates, tuttavia non tutte le applicazioni richiedono la stessa qualità video. Inoltre alte velocità di cambiamenti nella scena sono tipiche di alcune particolari applicazioni: nelle comunicazioni inter-personali o le videoconferenze, ad esempio, si richiedono bassi bitrates e date le basse velocità (moto lento degli oggetti nella scena) si riesce ad ottenere un discreto risultato in termini di rappresentazione video anche con bassi frame-rates.
In questo settore si sono seguite più strade nella direzione della riduzione delle informazioni richieste alla descrizione della scena.
Si è studiata la possibilità di ridurre adattivamente il frame–rate in trasmissione, pur riproducendo il segnale con buona qualità, variando adattativamente il frame rate all'attività della scena, intendendo per attività la quantità di moto contenuto nella scena. Si è poi considerato che nella scena, specialmente per applicazioni personali di video comunicazione ci si trova spesso a dover codificare tutta un’immagine, in cui lo sfondo non porta informazione. Questo ha portato alla definizione di un prototipo di codificatore scalabile in grado di segmentare automaticamente la scena in due porzioni, il background e il foreground, ottenuta mediante una tecnica di clustering non supervisionato applicata a vettori di dati contenenti, per ciascun pixel dell’immagine, informazioni di colore, di moto ed errore di predizione. Per ciascuna di queste porzioni di immagine l’algoritmo proposto è in grado di fornire una descrizione polinomiale bidimensionale dei campi di moto, con il duplice vantaggio di richiedere bassissimi bit rate in fase di codifica e di produrre immagini interpolate scevre da artefatti a blocchi, tipiche dei sistemi di codifica MPEG, basati su tecniche di stima di tipo block matching.
Poiché non si voleva rinunciare alla descrizione del moto a blocchi per il sistema, si è usata in questa fase una tecnica a blocchi di forma arbitraria, sviluppata in precedenza, che consente una migliore stima del moto locale e una capacità di adattamento ai sistemi di codifica orientati agli oggetti. Il principale risultato di questa tecnica è stato quello di produrre un sistema di codifica a “livelli”, in cui il primo livello è in grado di fornire una prima approssimazione dell’immagine del video che si sta ricevendo, per descrivere la quale si richiedono pochi bit, un secondo livello di enhancement, con la descrizione dei dettagli del campo di moto che il modello polinomiale non è in grado di riprodurre ed un terzo livello che competa la descrizione trasmettendo con le stesse tecniche attuali il residuo di predizione. Questo tipo di codifica scalabile consentirebbe al sistema una adattabilià ai sistemi di codifica standard di tipo MPEG, ma anche l’adattabilità ad ambienti con canali a capacità fortemente variabile nel tempo.
Questi sistemi possono coesistere con gli altri algoritmi previsti dallo standard MPEG di scaling nel tempo (variazione del frame rate), in risoluzione spaziale (algoritmi scalabili basati su decomposizione wavelet) e in qualità video (QoS).
Sintesi di sequenze video applicate alla codifica in applicazioni a bassissimo bit rate
(Riferimenti bibliografici [25, 26, 32, 35, 38])
In applicazioni a bassissimo bit rate, la video comunicazione risulta un obiettivo realizzativo piuttosto ambizioso in quanto la probabilità di “freeze” su reti di comunicazioni a bit rate variabile cresce molto rapidamente con la riduzione della capacità di canale disponibile. In questo ambito si è affrontato il problema della riproduzione video esente da freeze in grado di operare anche in abito di comunicazioni personali in ambiente internet o su sistemi di video comunicazione wireless. Nella comunicazione personale, infatti, una sequenza video è fortemente ridondante; un utente che utilizzi il sistema di comunicazione in applicazioni tipo video conferenza è in generale descrivibile mediante un oggetto deformabile in primo piano su uno sfondo fisso. Nella comunicazione l'utente assume posture molto simili nel tempo. Inoltre la correlazione tra le espressioni facciali dell'utente e il fonema emesso, e codificato nel flusso audio, è molto forte.
In situazioni in cui la banda del sistema di video-comunicazione si riduca al di sotto della minima banda utile che un codificatore scalabile richiede per la continuità della riproduzione, è pensabile una applicazione di “volano video”, ossia un sistema in grado di pilotare localmente un video del parlatore in modo “verosimile” sulla base di scarne informazioni video trasmesse, o addirittura in assenza di informazioni video, sulla base dell’uso della stringente correlazione presente tra le informazioni audio e video. In sostanza, dall'analisi del contenuto video di un utente in una fase preliminare è possibile individuare dei keyframes e dei percorsi che li collegano in grado di consentire una animazione video dell'utente anche in totale assenza di informazioni di moto. Ovviamente il video riprodotto non corrisponde alla reale evoluzione del video acquisito al trasmettitore, ma piuttosto ne rappresenta una animazione verosimile.
Avendo intrapreso il cammino della video animazione, si è voluto indagare anche l'ambito della comunicazione video su sistemi portabili. In questo tipo di sistemi la semplicità degli algoritmi e le richieste di modeste risorse di calcolo sono fondamentali in quanto un efficace sistema portabile di video comunicazione richiede un consumo molto basso delle batterie, e quindi basso consumo di potenza. In questo ambito sono stati sviluppati degli esperimenti atti a riprodurre un video a partire dalla conoscenza di una “base” del sottospazio video dell'utente, in modo da poter rappresentare in forma analitica una generica immagine di un video secondo delle componenti di proiezione nel sottospazio considerato. L'esperimento condotto tenta di estendere il concetto del multiframe predicion previsto nel sistema di codifica MPEG 4, generalizzandone il concetto.
Elaborazione di segnali per la diagnostica non distruttiva
(Riferimenti bibliografici [10, 11, 13, 14, 16, 37])
Le competenze di elaborazione video e di trattamento di segnali multidimensionali sono state messe a frutto anche in un settore molto interessante quale quello della diagnostica non distruttiva.
Ci si è in particolare soffermati su materiali compositi di derivazione aeronautica, sui quali sono stati condotti esperimenti di rilevazione e caratterizzazione dei difetti sia mediante tecniche termografiche, sia mediante tecniche ultrasoniche.
Le tecniche applicate si sono avvalse di una fase di preprocessing che utilizza tecniche di denoising e filtraggio adattativo basate su PCA a cui poi sono state associate delle tecniche di analisi di correlazione locale dei dati. La sequenza di immagini termografiche è stata osservata in un intorno tre per tre pixel durante tutta l'evoluzione dell'acquisizione, sia nella fase di riscaldamento che di raffreddamento.
L'idea di base è consistita nella semplice osservazione che pixel del materiale integro presentano andamenti dell'evoluzione termica tutti simili. La presenza di uno o più pixel di difetto produce, a seconda della tipologia di difetto, un diverso meccanismo di scambio termico e di fatto una decorrelazione dell'andamento termico. Sulla base di queste osservazioni è stato realizzato un sistema di classificazione basato su reti neurali MLP opportunamente addestrate che hanno prodotto un sistema molto affidabile di rivelazione, definizione dei contorni e classificazione dei difetti.
Ultrasuoni e microonde sono state anche utilizzate nell'ambito di un PRIN per la rivelazione, localizzazione e classificazione di difetti su tubi metallici.
In questo campo sono state affrontate due vie. La prima implementa una tecnica tipo sonar per la localizzazione e la caratterizzazione dei difetti.
Parametri del difetto sono estratti sulla base di analisi wavelet e di inviluppo dei segnali ricevuti. La tecnica di classificazione produce risultati affidabili anche su dati reali.
La tecnica di analisi a microonde delle difettosità su tubi metallici è stata implementata mediante l'acquisizione dei parametri di scattering alla porta di ingresso di una guida d'onda bifilare in cui il primo elemento conduttore è rappresentato dal tubo sotto osservazione e l'altro conduttore è realizzato mediante un normale cavo di rame disposto longitudinalmente sul tubo.
L'analisi è stata condotta con la tecnica di campionamento in frequenza del parametro S11, su una banda di circa quattro GHz.
L'aver utilizzato il campionamento in frequenza ha comportato il dover modellare il difetto mediante un modello convolutivo di risposta alla radiazione incidente. La strutture così realizzata rappresenta un modello riverberante per cui l'ottenimento dei parametri della difettosità può essere ottenuto mediante inversione del modello.
Elaborazione di segnali Radar ad apertura sintetica
(Riferimenti bibliografici [17])
L’attività scientifica ha riguardato principalmente la focalizzazione di dati del sensore radar ERS1 dell’Agenzia Spaziale Europea. In questo ambito ha modificato la tecnica di focalizzazione nota come algoritmo -K per poter tener conto di particolari geometrie anomale di acquisizione dei dati, durante un periodo di permanenza nel gruppo del prof. Rocca al Politecnico di Milano.
Ha poi curato lo sviluppo di un sistema di calcolo dei parametri di focalizzazione dei dati basato sulla conoscenza dei parametri di assetto del satellite e della traiettoria stimata del satellite a partire dalla conoscenza precisa di 5 punti lungo il percorso orbitale.
Nello sviluppo degli algoritmi di simulazione dei dati per la missione ENVISAT-ASAR per i modi di acquisizione dei dati WSM e GMM ha curato il progetto dei filtri e la simulazione di apparato di ricezione.