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Fiorella Sgallari

Professoressa ordinaria

Dipartimento di Matematica

Settore scientifico disciplinare: MAT/08 ANALISI NUMERICA

Curriculum vitae

Fiorella Sgallari e' Professore Ordinario di Analisi Numerica presso la Facolta' di Ingegneria di Bologna dal 2002.

E' autore di oltre 130 pubblicazioni tra le quali due libri didattici e tre volumi per atti di convegni.

Si e' laureata in Matematica con lode presso l'Universita' di Bologna nel 1976.

 

Posizioni accademiche

 

Dal 2002 e' Professore Ordinario di Analisi Numerica presso la Facolta' di Ingegneria di Bologna

1987 -2002 Professore Associato di Analisi Numerica presso la Facolta' di Ingegneria di Bologna

1980-1987  Ricercatore Universitario presso l'Istituto di Matematica Applicata (ora Dipartimento di Matematica) della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna. 

1976-1980  Borsista del Consiglio Nazionale delle Ricerche presso l'Istituto di Matematica Applicata della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna. 

                                                                                                                                                      

Attivita' di ricerca

 

Fiorella Sgallari ha orientato la sua attivita' di ricerca inizialmente su problemi di approssimazione e di ricostruzione di immagini da proiezioni. Successivamente si e' occupata di metodi numerici per l'elaborazioni di immagini e problemi inversi, più in generale, e di metodi numerici per la soluzione di sistemi lineari e non lineari di grandi dimensioni, eventualmente mal-condizionati. Nell'ambito dell'elaborazione di immagini ha sviluppato metodi per l'analisi multiscala di immagini e sequenze ecocardiografiche basati su modelli con equazioni a derivate parziali (EDP) evolutive.

In questo ambito ha avuto collaborazioni scientifiche con industrie italiane, tra cui DATALOGIC, ESAOTE, Istituti Ortopedici Rizzoli e Tecnobiomedica, ed anche in ambito giudiziario.

 

Attualmente sono oggetto di ricerca modelli 2D-3D a EDP  per l'eliminazione del rumore, lo sfocamento e la segmentazioni di immagini, ottenute con nuove strumentazioni, nel caso di particolari strutture tubulari o eventualmente con parti nascoste o mancanti, come nel caso di strutture venose o sequenze cardiache.

Dal punto di vista numerico, questi modelli portano a considerare due differenti aspetti: la discretizzazione spaziale e la discretizzazione tempo-scala. Il metodo di approssimazione spaziale piu' diffuso e' certamente lo schema alle differenze finite, anche se recentemente FS ha studiato ed applicato con successo altre tecniche di discretizzazione piu' adeguate al problema come i covolumi-volumi finiti.             
In letteratura il metodo piu' diffuso per la discretizzazione spazio-scala si basa su schemi espliciti, limitando la simulazione a passi tempo-scala molto piccoli. Sono stati argomento di ricerca degli ultimi anni  schemi semi-impliciti e metodi di soluzione efficiente dei sistemi lineari di grandi dimensioni, che devono essere risolti ad ogni passo.    
In base al tipo di rumore e sfocamento si hanno particolari strutture e proprieta' nelle matrici dei coefficienti e sono quindi necessarie tecniche di regolarizzazione e precondizionamento nonche' strategie di implementazione ad hoc.

 

Un argomento recente di ricerca, di grande interesse, riguarda la  soluzione di sistemi lineari di grandi dimensioni e fortemente mal condizionati con vincoli sui valori delle incognite, quali ad es. la nonnegativita'.  In questo ambito sono stati proposti nuovi algoritmi e un nuovo metodo iterativo di regolarizzazione alla Lavrentiev utilizzando una modifica del principio di discrepanza per la determinazione del parametro di regolarizzazione. Nel contesto della regolarizzazione alla Tikhonov si è proposto una interessante alternativa agli operatori di regolarizzazione alle differenze finite utilizzando proiettori ortogonali che possono essere scelti in modo da ottenere un'approssimazione più accurata della soluzione. Questa idea è stata considerata inoltre nell'ambito del metodo Truncated Singular Value Decomposition per la risoluzione di problemi lineari inversi discreti, introducendo un'iniziale proiezione ortogonale che suddivide lo spazio delle soluzioni in due parti, per permettere di incorporare informazioni disponibili sulla soluzione desiderata.

 

Per risolvere il problema del deblurring di immagini, notoriamente malposto, si è proposta nel 2008 una tecnica multilivello che utilizza un metodo di Krylov come schema base iterativo (MR-II nel caso di sfocamento simmetrico) e criteri di arresto legati al criterio della discrepanza. Gli operatori di prolungamento tra un livello e l'altro sono invece ottenuti dalla discretizzazione di EDP del secondo ordine non lineari per l'eliminazione del rumore ma che conservano i contorni dell'immagine. Le prime sperimentazioni hanno dimostrato un miglioramento a livello di efficienza e qualita' ed hanno destato molto interesse a livello applicativo-industriale.

 

Le ricerche sui metodi numerici per sistemi lineari e non lineari di grandi dimensioni, a volte mal-condizionati, hanno portato a collaborazione con studiosi italiani e stranieri e convenzioni con enti di ricerca (Fondazioni G. Marconi, U. Bordoni).

 

FS ha  coordinato l'unita' locale di Bologna del progetto MURST-Cofin1997 "AnalisiNumerica: Metodi e Software Matematico", Prin-2004 "Metodi numerici per sistemi lineari di grandi dimensioni ed applicazione ad equazioni evolutive non lineari", Prin 2006 “Metodi numerici innovativi per modelli discreti di grandi dimensioni”,  Prin 2008 “Metodi numerici innovativi per problemi discreti di grandi dimensioni”,  diversi progetti strategici e coordinati del CNR e GNCS-INDAM, è stata responsabile scientifico del Centro Associato del C.N.R. "Modelli e Metodi Matematici per l'Ingegneria e le Scienze Applicate" presso l'Università di Bologna.

E' stata inoltre  responsabile di un progetto NATO 'Efficient and robust computational methods for biomedical image analysis' e di un progetto intergruppo GNCS-GNAMPA-INDAM  'Aspetti teorici e computazionali dei problemi inversi'.

Ha inoltre partecipato ad un progetto europeo FRAFEM per la realizzazione di un software real-time per la predizione di fratture femorali, mediante modelli ad elementi finiti.

 

Ha organizzato workshop e convegni nazionali ed internazionali quali “Applied Inverse Problems: Theoretical and Computational Aspects” nel 2001 (Italia) , “Scale Space and Variational Methods - SSVM 07” nel 2007 (Italia), First International Workshop of Computational Biomathematics at the University of Bologna and Third International Workshop of Morphofunctional Studies at the University of Parma on Mathematical and biomedical modelling in regenerative medicine of endocrine organs, Accademia delle Scienze di Bologna (Italia) nel 2009 e XIX Congresso dell'Unione Matematica Italiana(Italia) nel 2011.

 

E' stata membro del Comitato Scientifico di “Scale Space 2005” (Germania), “Algoritmy 2005”, (Slovacchia), “International Conference on Imaging Theory and Applications” – IMAGAPP 2009, Lisbona, Portogallo, “Scale Space and Variational Methods - SSVM 09”, 2009, Voss,Norvegia, “EUROMEDIA 2009 - The Multimedia Applications Conference”, 2009,Bruges, Belgio, “CompIMAGE'2010 Symposium”, Buffalo, NY, 2010 and “Inverse Problems: Computation and Applications”, Luminy , Francia 2010, “Scale Space and Variational Methods - SSVM 2011”, Israele, VipIMAGE2011 - 3rd ECCOMAS Thematic Conf. on Computational Vision and Medical Image Processing, Algarve, Portogallo 2011, CompIMAGE 2012, Roma (Italia), VISAPP 2012, International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications, 2012, Roma (Italia) e Fourth ECCOMAS Thematic Conference on Computational Vision and Medical Image Processing (VipIMAGE 2013), Madeira d, Portogallo, 2013, VISAPP 2013 Barcelona, Spagna, Fourth Intern.Conf. on Scale-Space and Variational Methods in Computer Vision (SSVM), Austria, 2013, Intern. Congress on Neurotechnology, Electronics and Informatics” - NEUROTECHNIX 2013, Algarve, Portogallo, 2013.

 

               
E' nel comitato scientifico di diversi convegni internazionali quali VISAPP 2014, 9th Intern. Joint Conf. on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications, Lisbona, Portogallo, 2014, CompIMAGE 2014, 4thd edition, Pittsburgh, USA, 2014, 5th ECCOMAS Thematic Conf. on Computational Vision and Medical Image Processing (VipIMAGE 2015), Canary Islands, Spagna, 2015, 10th Intl. Conf. on Energy Minimization Methods in Computer Vision and Pattern Recognition (EMMCVPR), Hong Kong 2015, VISAPP 2015 - 9th Intern.Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications, Berlino, Germania, 2015.

 

E' stata Visiting Professor ed Invited speaker a diversi convegni nazionali ed internazionali ed e' referee di diverse riviste internazionali quali: Journal of Computational and Applied Mathematics, Applied Numerical Mathematics, Journal Computing and Visualization in Science, IEEE Trans. Image Processing , IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Inverse Problems, BIT, Inverse Problems in Science and Engineering (IPSE), ETNA-Electronic Transaction on Numerical Analysis, SIAM Journal on Imaging Sciences, SIAM Journal on Scientific Computing,      Journal Computing and Visualization in  Science, Journal of Scientific Computing, Applied Mathematical Modelling, Numerical Algorithms, Numerical Linear Algebra with Applications.

 

E' inoltre è Membro  dell'Editorial Board for Numerical Mathematics: Theory, Methods and Appl.(2007-present), Membro dell'Editorial Board for International Journal of Imaging and Robotics (2008-present ), Membro dell'Editorial Board for ETNA Electronic Transaction Numer. Analysis (2009-present ), Membro dell'Editorial Board for Intern. Journal of Biometrics and Bioinformatics (2010-present ), Membro dell'Editorial Board for Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering: Imaging & Visualization (2013-present).

 

È stata selezionata quale referee per la valutazione dei progetti Prin-2007, HPC Europa -High Performance Computing, Swiss la National Science Foundation, Nanyang Technological University, Singapore, Research Grants Council, Hong Kong, e Research Foundation Flanders (FWO), Belgium, University of Macau (UM) Research Committee for the 2012 Multi-Year Research Grant (MYRG), Czech Science Foundation.

 

Dal novembre 2003 fa parte del Collegio Docenti del Dottorato in Matematica dell'Universita' di Bologna.

Dal Novembre 2006 a luglio 2013 e' stata direttore del Centro Interdipartimentale di Ricerca per le Applicazioni della Matematica, CIRAM Universita' di Bologna.

Ultimi avvisi

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