Multispectral image compression using the wavelet transform

Multispectral images contain information from several spectral wavelengths and currently multispectral images are widely used in remote sensing and they are becoming more common in the field of computer vision and in industrial applications. Typically, one multispectral image in remote sensing may occupy hundreds of megabytes of disk space and several this kind of images may be received from a single measurement. This study considers the compression of multispectral images. The lossy compression is based on the wavelet transform and we compare the suitability of different waveletfilters for the compression. A method for selecting a wavelet filter for the compression and reconstruction of multispectral images is developed. The performance of the multidimensional wavelet transform based compression is compared to other compression methods like PCA, ICA, SPIHT, and DCT/JPEG. The quality of the compression and reconstruction is measured by quantitative measures like signal-to-noise ratio. In addition, we have developed a qualitative measure, which combines the information from the spatial and spectral dimensions of a multispectral image and which also accounts for the visual quality of the bands from the multispectral images.

Evaluating multidimensional visualization techniques in data mining tasks

Visual data mining (VDM) tools employ information visualization techniques in order to represent large amounts of high-dimensional data graphically and to involve the user in exploring data at different levels of detail. The users are looking for outliers, patterns and models – in the form of clusters, classes, trends, and relationships – in different categories of data, i.e., financial, business information, etc. The focus of this thesis is the evaluation of multidimensional visualization techniques, especially from the business user’s perspective. We address three research problems. The first problem is the evaluation of projection-based visualizations with respect to their effectiveness in preserving the original distances between data points and the clustering structure of the data. In this respect, we propose the use of existing clustering validity measures. We illustrate their usefulness in evaluating five visualization techniques: Principal Components Analysis (PCA), Sammon’s Mapping, Self-Organizing Map (SOM), Radial Coordinate Visualization and Star Coordinates. The second problem is concerned with evaluating different visualization techniques as to their effectiveness in visual data mining of business data. For this purpose, we propose an inquiry evaluation technique and conduct the evaluation of nine visualization techniques. The visualizations under evaluation are Multiple Line Graphs, Permutation Matrix, Survey Plot, Scatter Plot Matrix, Parallel Coordinates, Treemap, PCA, Sammon’s Mapping and the SOM. The third problem is the evaluation of quality of use of VDM tools. We provide a conceptual framework for evaluating the quality of use of VDM tools and apply it to the evaluation of the SOM. In the evaluation, we use an inquiry technique for which we developed a questionnaire based on the proposed framework. The contributions of the thesis consist of three new evaluation techniques and the results obtained by applying these evaluation techniques. The thesis provides a systematic approach to evaluation of various visualization techniques. In this respect, first, we performed and described the evaluations in a systematic way, highlighting the evaluation activities, and their inputs and outputs. Secondly, we integrated the evaluation studies in the broad framework of usability evaluation. The results of the evaluations are intended to help developers and researchers of visualization systems to select appropriate visualization techniques in specific situations. The results of the evaluations also contribute to the understanding of the strengths and limitations of the visualization techniques evaluated and further to the improvement of these techniques.

Matrix Mind : on managerial reframing in multidimensional problem solving

Det är inte ovanligt att man i organisationer ställs inför problem som inte kan hanteras inom befintlig organisationsstruktur. Skälen kan vara att frågorna har många – ibland konflikterande – dimensioner och perspektiv som samtidigt måste beaktas. I den här avhandlingen studeras vilka tankemönster och föreställningar som fanns när grupper av chefer försökte lösa komplexa problem, som inte hade en naturlig organisatorisk hemvist och hur de omsatte dessa tankemönster i handling. Vad kännetecknade det ledarskap som utövades under problemlösningsprocessen? Avhandlingens empiri hämtas från ledarutvecklingsprogram i två internationellt verksamma företag i Sverige, och omfattar 14 verkliga affärsproblem i dessa företag och den process varigenom de löstes. De 14 seminarierna utgör exempel på hur mångdimensionella frågeställningar framgångsrikt hanteras utanför den befintliga organisationsstrukturen. Studien ger, genom att adressera frågor kring tankesätt och ledningsprocesser, en djupare förståelse för förutsättningarna för detta, och lyfter särskilt fram betydelsen av ett ledarskap som inbegriper begreppen intervention, förmåga och omtolkning. Som ett samlat begrepp introduceras bilden att utöva ledarskapet utifrån ett matrix mind. Att påverka strukturer (i vid mening) och därigenom de förmågor som utvecklas, är del i detta ledarskap. Det sker genom interventioner (ingrepp som påverkar relationer i t ex en grupp) och baserades i den aktuella empirin på uppfattningar om värdet av problematisering, erfarenhetsutbyte och av ett språk, som både beskriver och anger inriktning för aktiviteter. Interventioner i strukturer (och till dem knutna processer) beskriver dock bara delvis detta ledarskap. Att leda med ett matrix mind innefattar också ett nyfiket och kreativt förhållningssätt, och att utifrån detta leda omtolkning av problem. I empirin finns flera exempel på detta. Avhandlingen avser att ge ett bidrag inom såväl organisations- som ledarskapsteori.

Structural and Computational Existence Results for Multidimensional Subshifts

Symbolic dynamics is a branch of mathematics that studies the structure of infinite sequences of symbols, or in the multidimensional case, infinite grids of symbols. Classes of such sequences and grids defined by collections of forbidden patterns are called subshifts, and subshifts of finite type are defined by finitely many forbidden patterns. The simplest examples of multidimensional subshifts are sets of Wang tilings, infinite arrangements of square tiles with colored edges, where adjacent edges must have the same color. Multidimensional symbolic dynamics has strong connections to computability theory, since most of the basic properties of subshifts cannot be recognized by computer programs, but are instead characterized by some higher-level notion of computability. This dissertation focuses on the structure of multidimensional subshifts, and the ways in which it relates to their computational properties. In the first part, we study the subpattern posets and Cantor-Bendixson ranks of countable subshifts of finite type, which can be seen as measures of their structural complexity. We show, by explicitly constructing subshifts with the desired properties, that both notions are essentially restricted only by computability conditions. In the second part of the dissertation, we study different methods of defining (classes of ) multidimensional subshifts, and how they relate to each other and existing methods. We present definitions that use monadic second-order logic, a more restricted kind of logical quantification called quantifier extension, and multi-headed finite state machines. Two of the definitions give rise to hierarchies of subshift classes, which are a priori infinite, but which we show to collapse into finitely many levels. The quantifier extension provides insight to the somewhat mysterious class of multidimensional sofic subshifts, since we prove a characterization for the class of subshifts that can extend a sofic subshift into a nonsofic one.

Suomi tiellä sivistyskieleksi. Suomenkielisen maantieteen sanaston kehittyminen ja kehittäminen 1800-luvulla

Tutkimukseni käsittelee suomen kielen sanaston kehitystä 1800-luvulla eli aikana, jolloin suomen kielestä kehittyi monialainen sivistyskieli. Esimerkkiaineistona on yhden erikoisalan, maantieteen sanasto. Suomen kirjakieli syntyi 1500-luvulla, mutta aluksi kirjoitettua kieltä tarvittiin pääasiassa uskonnollisissa yhteyksissä. 1800-luvun aikana kielen käyttöalat monipuolistuivat ja uutta sanastoa tarvittiin monien erikoisalojen tarpeisiin. Ryhdyttiin tietoisesti kääntämään tietokirjallisuutta ja kirjoittamaan eri aiheista. Tutkimukseni selvittää maantieteen sanaston kehittymistä sadassa vuodessa erityisesti maantieteen oppikirjoissa. Tutkimus kuvaa sanaston kehitystä teoreettisesti uudenlaisista lähtökohdista tarkastelemalla leksikaalista variaatiota. Variaatiota on kuvattu tarkasti sekä yksittäisten käsitteiden nimitysten kehityksenä että ilmiönä yleisesti. Tutkimus hyödyntää myös kognitiivista lähestymistapaa, etenkin sosiokognitiivisen terminologian teoriaa. Aineiston analyysin pohjalta syntyy kuva sanaston kehityksestä ja vakiintumisesta. Tutkimus kuvaa myös tapoja, joilla uusia käsitteitä nimettiin. Se pohtii eri nimeämistapojen suhdetta sekä kirjoittajien ja aikalaisten roolia sanaston vakiintumisessa. 1800-luvun maantieteen sanastossa on runsaasti variaatiota; vain harvojen käsitteiden nimitykset ovat vakiintuneita tai vakiintuvat nopeasti. Tämän variaation kuvaaminen leksikaalisena variaationa osoittautui tutkimuksessa hyväksi metodiksi. Koska kirjakieli oli vakiintumatonta, nimityksissä esiintyy paljon kontekstuaalista variaatiota esimerkiksi sanojen kirjoitusasuissa. Kirjoittajat myös pohtivat havainnollista tapaa nimetä käsitteitä, ja tästä aiheutuu onomasiologista variaatiota. Semasiologinen variaatio taas kertoo käsitejärjestelmän vakiintumattomuudesta. Aineiston sanaston lähtökohdat ovat vanhan kirjasuomessa, mutta tältä pohjalta luodaan valtava määrä uutta sanastoa tai otetaan aiemmin kirjakielessä käytettyjä nimityksiä uuteen merkitykseen. Tärkeä rooli on sekä nimitysten muodostamisella kotoisista aineksista että kääntämisellä, jossa malli saadaan toisesta kielestä mutta nimitysten ainekset ovat omaperäisiä.

Modelling of a Hydrogen Catalytic Recombiner for Nuclear Power Plant Containment Studies; Case: Siemens FR90/1-150 Recombiner in TONUS OD Code

Ydinvoimalaitokset on suunniteltu ja rakennettu niin, että niillä on kyky selviytyä erilaisista käyttöhäiriöistä ja onnettomuuksista ilman laitoksen vahingoittumista sekä väestön ja ympäristön vaarantumista. On erittäin epätodennäköistä, että ydinvoimalaitosonnettomuus etenee reaktorisydämen vaurioitumiseen asti, minkä seurauksena sydänmateriaalien hapettuminen voi tuottaa vetyä. Jäädytyspiirin rikkoutumisen myötä vety saattaa kulkeutua ydinvoimalaitoksen suojarakennukseen, jossa se voi muodostaa palavan seoksen ilman hapen kanssa ja palaa tai jopa räjähtää. Vetypalosta aiheutuvat lämpötila- ja painekuormitukset vaarantavat suojarakennuksen eheyden ja suojarakennuksen sisällä olevien turvajärjestelmien toimivuuden, joten tehokas ja luotettava vedynhallintajärjestelmä on tarpeellinen. Passiivisia autokatalyyttisiä vetyrekombinaattoreita käytetäänyhä useammissa Euroopan ydinvoimaitoksissa vedynhallintaan. Nämä rekombinaattorit poistavat vetyä katalyyttisellä reaktiolla vedyn reagoidessa katalyytin pinnalla hapen kanssa muodostaen vesihöyryä. Rekombinaattorit ovat täysin passiivisiaeivätkä tarvitse ulkoista energiaa tai operaattoritoimintaa käynnistyäkseen taitoimiakseen. Rekombinaattoreiden käyttäytymisen tutkimisellatähdätään niiden toimivuuden selvittämiseen kaikissa mahdollisissa onnettomuustilanteissa, niiden suunnittelun optimoimiseen sekä niiden optimaalisen lukumäärän ja sijainnin määrittämiseen suojarakennuksessa. Suojarakennuksen mallintamiseen käytetään joko keskiarvoistavia ohjelmia (Lumped parameter (LP) code), moniulotteisia virtausmalliohjelmia (Computational Fluid Dynamics, CFD) tai näiden yhdistelmiä. Rekombinaattoreiden mallintaminen on toteutettu näissä ohjelmissa joko kokeellisella, teoreettisella tai yleisellä (eng. Global Approach) mallilla. Tämä diplomityö sisältää tulokset TONUS OD-ohjelman sisältämän Siemens FR90/1-150 rekombinaattorin mallin vedynkulutuksen tarkistuslaskuista ja TONUS OD-ohjelmalla suoritettujen laskujen tulokset Siemens rekombinaattoreiden vuorovaikutuksista. TONUS on CEA:n (Commissariat à 1'En¬ergie Atomique) kehittämä LP (OD) ja CFD -vetyanalyysiohjelma, jota käytetään vedyn jakautumisen, palamisenja detonaation mallintamiseen. TONUS:sta käytetään myös vedynpoiston mallintamiseen passiivisilla autokatalyyttisillä rekombinaattoreilla. Vedynkulutukseen vaikuttavat tekijät eroteltiin ja tutkittiin yksi kerrallaan. Rekombinaattoreiden vuorovaikutuksia tutkittaessa samaan tilavuuteen sijoitettiin eri kokoisia ja eri lukumäärä rekombinaattoreita. Siemens rekombinaattorimalli TONUS OD-ohjelmassa laskee vedynkulutuksen kuten oletettiin ja tulokset vahvistavat TONUS OD-ohjelman fysikaalisen laskennan luotettavuuden. Mahdollisia paikallisia jakautumia tutkitussa tilavuudessa ei voitu havaita LP-ohjelmalla, koska se käyttäälaskennassa suureiden tilavuuskeskiarvoja. Paikallisten jakautumien tutkintaan tarvitaan CFD -laskentaohjelma.

Development of a Testing Method for Convertibility of Paperboard

Työssä tutkittiin muovattujen kartonkivuokien sekä muovattujen kartonkinäytteiden rinnastettavuutta. Puristusvaiheen prosessiolosuhteiden miellettiin vaikuttavan eniten multidimensionaliseen muodonmuutokseen. Multidimensionaalista muodonmuutosta simuloitiin uudella muovaamiseen soveltuvalla muovauslaitteella. Kirjallisuusosassa keskeisiä teemoja ovat kartongin muovaus sekä kuitupohjaisen materiaalin reologinen käyttäytyminen. Kirjallisuusosassa esitellään lisäksi yksi tekninen sovellus, jonka avulla kyetään ennustamaan kuitumateriaalin muovautuvuutta sekä mittaamaan tapahtunutta muodonmuutosta. Prosessiparametrien teoreettista vaikutustakuituihin tarkastellaan myös kirjallisuusosassa. Kokeellisessa osassa toteutettiin kartonkivuokien valmistus puristamalla. Vastaavilla prosessiparametreilla muovattiin myös pienemmät testinäytteet. Perinteiset yksidimensionaliset deformaatiomittaukset toteutettiin lujuusominaisuuksien laboratoriomäärityksinä. Myös kitka, joka toimii tärkeänä muuttujana prässäysprosessissa, mitattiin laboratorio-olosuhteissa. Tämän työn tulokset osoittavat uuden kehitetyn muovausmenetelmän toimivuuden. Asema-voima kuvaajat ovat selkeitä sekä helposti luettavia. Tuloksissa havaittiin materiaalin muovauspotentiaalin sekä asema-voima kuvaajan välillä vallitseva yhteys. Erittäin merkittävä huomio oli myös, että muovipäällystetyllä kartongilla oli yhteys päällystämättömän kartongin asema-voima kuvaajaan. Tämä tulos osoittaa, että muovipäällystetyn kartongin muovautuvuutta voi olla mahdollista ennustaa pohjakartongin muovautuvuustulosten perusteella. Perinteiset yksidimensionaliset laboratoriomittaukset eivät kykene antamaan riittävää informaatiota muovautuvuuden ennustamiseen. Tästä näkökulmasta on tärkeää että kartongin multidimensionalista muotoutuvuutta voidaankin tutkia kehitetyllä muovausmenetelmällä.

Coifman-aallokkeet ja skaalaussuotimen muodostus differentiaalievoluut ion avulla

Ortogonaalisen M-kaistaisen moniresoluutioanalyysin matemaattiset perusteet esitetään yksityiskohtaisesti. Coifman-aallokkeiden määritelmä yleistetään dilaatiokertoimelle M ja nollasta poikkeavalle häviävien momenttien keskukselle.Funktion approksimointia näytepisteistä aallokkeiden avulla pohditaan ja erityisesti esitetään approksimaation asymptoottinen virhearvio Coifman-aallokkeille. Skaalaussuotimelle osoitetaan välttämättömät ja riittävät ehdot, jotka johtavat yleistettyihin Coifman-aallokkeisiin. Moniresoluutioanalyysin tiheys todistetaansuoraan Lebesguen integraalin määritelmään perustuen yksikön partitio-ominaisuutta käyttäen. Todistus on riittävä sellaisenaan avaruudessa L2(Wd) käyttämättä Fourier-tason ominaisuuksia tai ehtoja. Mallatin algoritmi johdetaan M-kaistaisille aallokkeille ja moniuloitteisille signaaleille. Algoritmille esitetään myös rekursiivinen muoto. Differentiaalievoluutioalgoritmin avulla ratkaistaan Coifman-aallokkeisiin liittyvien skaalaussuotimien kertoimien arvoja useille skaalausfunktiolle. Approksimaatio- ja kuvanpakkausesimerkkejä esitetään menetelmien havainnollistamiseksi. Differentiaalievoluutioalgoritmin avulla etsitään myös referenssikuville optimoitu skaalaussuodin. Löydetty suodin on regulaarinen ja erittäinsymmetrinen.

Coping with Technology: A Study on Economic Methodology and Strategic Management of Technology

There is a broad consensus among economists that technologicalchange has been a major contributor to the productivity growth and, hence, to the growth of the material welfare in western industrialized countries at least over the last century. Paradoxically, this issue has not been the focal point of theoretical economics. At the same time, we have witnessed the rise of the importance of technological issues at the strategic management level of business firms. Interestingly, the research has not accurately responded to this challenge either. The tension between the overwhelming empirical evidence of the importance of technology and its relative omission in the research offers a challenging target for a methodological endeavor. This study deals with the question of how different theories cope with technology and explain technological change. The focusis at the firm level and the analysis concentrates on metatheoretical issues, except for the last two chapters, which examine the problems of strategic management of technology. Here the aim is to build a new evolutionary-based theoreticalframework to analyze innovation processes at the firm level. The study consistsof ten chapters. Chapter 1 poses the research problem and contrasts the two basic approaches, neoclassical and evolutionary, to be analyzed. Chapter 2 introduces the methodological framework which is based on the methodology of isolation. Methodological and ontoogical commitments of the rival approaches are revealed and basic questions concerning their ways of theorizing are elaborated. Chapters 3-6 deal with the so-called substantive isolative criteria. The aim is to examine how different approaches cope with such critical issues as inherent uncertainty and complexity of innovative activities (cognitive isolations, chapter 3), theboundedness of rationality of innovating agents (behavioral isolations, chapter4), the multidimensional nature of technology (chapter 5), and governance costsrelated to technology (chapter 6). Chapters 7 and 8 put all these things together and look at the explanatory structures used by the neoclassical and evolutionary approaches in the light of substantive isolations. The last two cpahters of the study utilize the methodological framework and tools to appraise different economics-based candidates in the context of strategic management of technology. The aim is to analyze how different approaches answer the fundamental question: How can firms gain competitive advantages through innovations and how can the rents appropriated from successful innovations be sustained? The last chapter introduces a new evolutionary-based technology management framework. Also the largely omitted issues of entrepreneurship are examined.

On-Line Analytical Processing of Inventory Turnover

Operatiivisen tiedon tuottaminen loppukäyttäjille analyyttistä tarkastelua silmällä pitäen aiheuttaa ongelmia useille yrityksille. Diplomityö pyrkii ratkaisemaan ko. ongelman Teleste Oyj:ssä. Työ on jaettu kolmeen pääkappaleeseen. Kappale 2 selkiyttää On-Line Analytical Processing (OLAP)- käsitteen. Kappale 3 esittelee muutamia OLAP-tuotteiden valmistajia ja heidän arkkitehtuurejaan sekä tyypillisten sovellusalueiden lisäksi huomioon otettavia asioita OLAP käyttöönoton yhteydessä. Kappale 4, tuo esille varsinaisen ratkaisun. Teknisellä arkkitehtuurilla on merkittävä asema ratkaisun rakenteen kannalta. Tässä on sovellettu Microsoft:n tietovarasto kehysrakennetta. Kappaleen 4 edetessä, tapahtumakäsittelytieto muutetaan informaatioksi ja edelleen loppukäyttäjien tiedoksi. Loppukäyttäjät varustetaan tehokkaalla ja tosiaikaisella analysointityökalulla moniulotteisessa ympäristössä. Vaikka kiertonopeus otetaan työssä sovellusesimerkiksi, työ ei pyri löytämään optimaalista tasoa Telesten varastoille. Siitä huolimatta eräitä parannusehdotuksia mainitaan.

Abstracts of the refereed articles

Riitta Hänninen : The Meaning of Freedom in Snowboarding Culture, Inka Juslin : Dance narration and the feminine mimesis in Ob-Ugrian women•s dances, Pirjo Kristiina Virtanen : Multidimensional tradition : distinctions of native youths and their indigenous traditions in Brazilian Amazonia, Tea Virtanen : Pastoralists in Mecca : the moral economy of Mbororo pilgrimage

Tehdasmittausten varastointi moniulotteisella tietomallilla

Tietovarastoissa moniulotteinen tietomalli on tehokkain tapa esittää tietoa päätöksentekijöille. Sen toimivuus on hyväksi havaittu monissa eri liiketoimintaympäristöissä. Tehdasympäristöissä on tuhansia mittalaitteita, joista jokainen mittaa uniikkia valmistusprosessiin liittyvää piirrettä. Tässä työssä kehitettiin tietovarasto tehdasmittausten varastointiin käyttäen moniulotteista tietomallia. Havaittiin, että moniulotteisella mallilla tehdasmittaukset voidaan tallentaa joustavalla tavalla ja esittää käyttäjälle mielekkäässä muodossa. Moniulotteinen malli antaa myös erinomaiset keinot tiedon ryhmittelyyn ja vertailuun. Sillä ei kuitenkaan saada vastaavanlaisia hyötyjä kuin klassisissa kaupanalan tietovarastointi esimerkeissä, koska eri mittaukset ovat keskenään hyvin erilaisia. Vaikka mittaukset eivät olekaan aina vertailtavissa tai summattavissa keskenään, saadaan ne moniulotteisella mallilla tallennettua ja luokiteltua loogisesti siten, että käyttäjän on helppo löytää tarvitsemansa tieto. Lisäksi yleisesti tunnettu ja paljon käytetty tietovaraston suunnittelumalli takaa sen, että markkinoilta on saatavissa työkaluja tietovaraston käyttöön. Tietokannan toteutus tehtiin vapaasti levitettävän MySQLtiedonhallintajärjestelmän avulla. Sitä ei ole suunniteltu pääasiassa tietovarastokäyttöön, mutta halpa lisenssi ja hyvä skaalautuvuus tekevät siitä mielenkiintoisen vaihtoehdon. Sitä onkin käytetty luultua enemmän tietovarastoinnissa ja myös monien nimekkäiden organisaatioiden toimesta. Myös tässä työssä todettiin, että MySQL tarjoaa riittävät välineet tietovaraston kehittämiseen.