Sensori di immagini e misure senza contatto
Sensori di immagini e misure senza contatto
Il corso offre una panoramica dei principali concetti legati alla fotografia digitale, focalizzandosi sulle applicazioni in ambito astronomico per lo studio di oggetti celesti.
Descrizione del corso
L’osservazione del cielo notturno ha da sempre affascinato l’essere umano, anche ai giorni nostri, la visione di un cielo stellato suscita in noi meraviglia. Oggi disponiamo di strumenti che ci permettono di andare oltre la mera osservazione a occhio nudo e scrutare così in profondità gli oggetti celesti: il telescopio e la fotocamera digitale. In questo corso ne analizzeremo il funzionamento: vedremo come, grazie al telescopio, siamo in grado di catturare la luce di oggetti celesti estremamente deboli e, tramite la fotocamera, possiamo imprimere questa luce nei pixel che compongono un’immagine digitale.
Ci accorgeremo che un’immagine così ottenuta necessita di una fase di post-elaborazione, al fine di risaltare al meglio i dettagli del soggetto ripreso: vedremo come ciò sia possibile tramite un processo che prende il nome di calibrazione dell’immagine.
Infine, scopriremo come questi scatti possano essere utilizzati nell’ambito scientifico delle misure, per studiare il moto degli oggetti celesti, la loro luminosità e il loro spettro elettromagnetico.
Carico di lavoro totale del corso: 9 ore
Questo MOOC è realizzato dal Politecnico di Milano.
Operazione co-finanziata dall’Unione europea, Fondo Europeo di Sviluppo Regionale, dallo Stato Italiano, dalla Confederazione elvetica e dai Cantoni nell’ambito del Programma di Cooperazione Interreg V-A Italia-Svizzera
Risultati di Apprendimento Attesi
Se parteciperai attivamente a questo corso, raggiungerai diversi Risultati di Apprendimento Attesi.
Week 1
- Descrivere la struttura anatomica dell’occhio umano e saprà confrontare le cellule fotoricettrici coinvolte nella visione diurna e notturna: i coni e i bastoncelli.
ESCO: spettro elettromagnetico
Week 2
- Spiegare il funzionamento di una moderna fotocamera digitale.
ESCO: tipi di strumenti ottici - Definire le differenze tra sensori di tipo CCD e CMOS e valutare in quali contesti è preferibile l’utilizzo di uno rispetto all’altro.
ESCO: sensori di macchine fotografiche digitali ESCO: analizzare immagini
Week 3
- Spiegare l’importanza che riveste la fotografia nelle scienze astronomiche e applicare le conoscenze acquisite nell’ambito di misurazioni astrometriche, fotometriche e spettrometriche.
ESCO: analizzare le immagini al telescopio ESCO: misurare proprietà fisiche
Prerequisiti
La fruizione completa del corso prevede prerequisiti di matematica, fisica e probabilità che lo rendono indicato a studenti e studentesse interessate/i di classe quinta superiore e universitari.
Attività
Oltre a fruire dei contenuti del corso, costituiti da video e da altri tipi di risorse online, potrai discutere e scambiare idee sui temi del MOOC con gli altri partecipanti tramite il Forum.
Indice degli argomenti
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La prima week, introduttiva, si compone di un’unica lezione, nella quale si discuterà della visione diurna e notturna. Analizzeremo da vicino la struttura dell’occhio umano con particolare attenzione alle cellule fotoricettrici: i coni e i bastoncelli.
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La seconda week si compone di due moduli. Nel primo ci addentreremo all’interno di una moderna fotocamera digitale per capirne il funzionamento, iniziando dallo studio dell’effetto fotoelettrico, alla base del funzionamento del sensore. Scopriremo che vi sono due tipologie differenti di sensori: i CCD e i CMOS, che confronteremo per risaltarne vantaggi e svantaggi. Vedremo quindi in che modo la luce incidente viene trasformata in immagine digitale; parleremo di conversione analogico-digitale del segnale elettrico; scala di luminosità dei pixel e istogramma di esposizione dell’immagine. Scopriremo poi come sia possibile ottenere immagini a colori, grazie all’utilizzo di filtri e alle tecniche di tricromia.
Il secondo modulo è incentrato sulla fotografia astronomica: si discuterà del processo di calibrazione delle immagini per ottenere scatti di qualità di oggetti celesti. Verranno introdotti i dark e i bias frame, utilizzati per sottrarre alla nostra immagine grezza il segnale termico (dato dal riscaldamento del sensore) e il segnale di lettura (dato dalla componente elettronica), per poi passare al flat frame, utile per correggere il fixed pattern e ottenere così un campo uniformemente illuminato. Tratteremo quindi la media delle immagini al fine di attenuare il rumore casuale. -
Nella terza week si parlerà di applicazioni delle immagini nell’ambito delle misure. Scopriremo come, grazie all’astrometria, possiamo studiare il moto dei corpi celesti; con la fotometria la loro intensità luminosa e, tramite la spettroscopia, analizzarne lo spettro elettromagnetico.
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Valutazione
Il voto finale del corso si basa sul punteggio ottenuto rispondendo ai quiz oggetto di valutazione. Il corso si considera completato in modo adeguato se otterrai almeno il 60% del punteggio complessivo previsto sul totale dei quiz. Il punteggio massimo ottenibile in ciascun quiz è indicato all’inizio del quiz stesso. Puoi vedere il punteggio che hai ottenuto nel quiz in corrispondenza dell’ultimo tentativo fatto oppure nella pagina “Valutazione”.
Attestato di partecipazione
Devi essere registrato in POK attraverso account Politecnico di Milano per ottenere l’Attestato di Partecipazione. L’attestato viene rilasciato a chiunque completi il corso ottenendo almeno il 60% del punteggio complessivo dei quiz oggetto di valutazione e completando il questionario finale. Quando avrai completato con successo il corso, potrai scaricare l’Attestato di Partecipazione direttamente dai Servizi Online del Politecnico di Milano. L’Attestato di Partecipazione non è un certificato ufficiale e non dà diritto a crediti universitari, a voti o a diplomi.
Accesso al corso e disponibilità dei materiali
Il forum è ad accesso libero e non viene moderato dal docente. Puoi utilizzarlo per confrontarti con gli altri partecipanti o per proporre loro discussioni relative ai contenuti.
Docenti del corso
Emanuele Valli
Teacher
Emanuele Valli (Erba, 1996) laureato in Matematica all’Università degli Studi dell’Insubria. Vive a Bellagio, sul Lago di Como, dove nelle notti serene e senza Luna si può godere di un buon cielo per le osservazioni astronomiche. Collabora da diversi anni con il Gruppo Astrofili Brianza presso l’Osservatorio Astronomico di Sormano, in ambito scientifico e divulgativo. Attualmente impegnato con il Politecnico di Milano nell’ambito del progetto ‘Astronetilo’.
Contatti
If you have any enquiries about the course or if you need technical assistance please contact pok@polimi.it. For further information, see FAQ page.