Demonstration Platform for Visual Quality Metrics

This thesis presents two graphical user interfaces for the project DigiQ - Fusion of Digital and Visual Print Quality, a project for computationally modeling the subjective human experience of print quality by measuring the image with certain metrics. After presenting the user interfaces, methods for reducing the computation time of several of the metrics and the image registration process required to compute the metrics, and details of their performance are given. The weighted sample method for the image registration process was able to signifigantly decrease the calculation times while resulting in some error. The random sampling method for the metrics greatly reduced calculation time while maintaining excellent accuracy, but worked with only two of the metrics.

Kuka suunnittelee mainokset? Tutkimus mainosalan kulisseista,yhteistyökäytännöistä ja ristiriidoista. Mainonnan suunnittelijan näkökulma

Tutkimus kuvaa tapahtumia mainonnan suunnittelun kulissien takana ja niiden vaikutusta suunnittelutyöhön mainonnan suunnittelijan näkökulmasta. Lähestymistapa on systeemiteoreettinen: tutkimuksessa tarkastellaan sekä mainostoimiston suunnittelijoiden, projektijohtajien ja muiden mainonnan suunnitteluun osallistuvien keskinäistä vuorovaikutusta että mainostoimiston ja mainoksia tilaavan asiakkaan vuorovaikutuksen asettamia rajoja ja mahdollisuuksia. Keskeinen työväline on Kurt Lewinin kentän käsite. Tutkimuksessa se konkretisoituu esitystavaksi mainonnan suunnittelun olennaisista piirteistä, jotka ovat toisistaan riippuvaisia. Tutkimusta pohjustaa ajatus mainonnan suunnittelun perusrakenteesta, joka on riippumaton taloudellisista, yhteiskunnallisista tai mainostoimialan liiketoimintaympäristön muutoksista. Mainostoimistossa työtä tehdään usein ryhmässä. Ydinryhmä muodostuu kirjoittavan ja visuaalisen suunnittelijan työparista, mutta projektijohtaja on avainasemassa hoitaessaan yhteydenpitoa mainostoimiston asiakkaaseen. Tutkimustyötä viitoittivat kysymykset mainonnan suunnittelijoiden tehtävästä ja asemasta, työssä koetuista haasteista sekä osuudesta ja vastuusta lopullisissa töissä. Keskiössä ovat suunnittelutyötä raamittavat haasteet, jotka ohjaavat suunnittelijoiden kykyjä ja haluja toteuttaa luovuuttaan. Tutkimus ammentaa teoreettisia aineksia työnjaon ja tiimityön käsitteiden ohella vallan tilanteisuudesta ja suhteista sekä sosiaalisen pääoman ja luottamuksen moniaineksisuudesta. Tutkimuksen aineisto kerättiin syksyllä 2008 ja alkuvuodesta 2009 haastattelemalla suomalaisten mainostoimistojen suunnittelijoita. Haastatteluaineisto koostuu kymmenestä ryhmähaastattelusta, johon kuhunkin osallistui 3–4 suunnittelijaa. Muu aineisto sisältää toimialan tilastoja ja julkaisuja sekä yksityisiä sähköpostikirjeenvaihtoja ja keskusteluja mainosammattilaisten kanssa. Haastatteluaineisto analysoitiin Milesin ja Hubermannin aineistolähtöisen sisällönanalyysin avulla ja sitä täydennettiin retorisella diskurssianalyysilla. Analyysin alkuvaiheessa koemetodina sovellettiin Straussin ja Corbinin aineistolähtöisen teorian (grounded theory) kolmivaiheista koodausta. Tutkimuksen tuloksena on malli mainonnan suunnittelun kentän jännitteistä, jotka johtavat toimimaan tietyllä tavalla. Mainonnan suunnittelijan tehtävinä näyttäytyvät vaikuttaminen, asiakkaan tarpeiden tunnistaminen ja tyydyttäminen sekä omakohtainen menestyminen. Suunnittelijan asema näyttää työssä koettujen haasteiden kautta häilyvän asiantuntijuuden ja alihankkijuuden välimaastossa. Työn henkilökohtaisina haasteina piirtyvät tarmokkuuden ja jatkuvan oivaltamisen vaateet. Ulkoisina tekijöinä talouden, teknologian ja sen myötä median murros sekä haastaa että kehittää: alituiseen kiireeseen näytetään verhoavan pulmia, joiden todellinen alkuperä paikantuu muualle. Keskeiset ristiriidat ja toiminnan edellytykset ilmenevät juuri yhteistyössä: mainostoimiston sisäinen yhteistyö ja asiakkaan antama palaute ovat merkittäviä tekijöitä luottamuksen taustalla. Siten avoin ja vastavuoroinen kommunikaatio piirtyy olennaiseksi asetettujen tavoitteiden saavuttamisessa ja asiakkaan menestymisessä. Mainonnan suunnittelussa tärkeäksi kysymykseksi nousevat portinvartijoiden roolit. Mainostoimiston sisäisessä työskentelyssä projektijohtajat hallinnoivat suunnitteluresursseja, välittävät tietoa asiak kaalta suunnittelijalle ja päinvastoin sekä tekevät tärkeimmät päätökset. Asiakkaan puolella mainoksia tilaava asiakashenkilö hallinnoi valjastamiaan resursseja, mutta varsinainen päätöksenteko tapahtuu tämän esimiehen toimesta. Tulosten valossa on perusteltua uskoa, että mainonnan suunnittelijat kokevat oman työnsä arvon alentuneen ja päätösvaltansa vähentyneen. Mainostoimialan murroksen kannalta tutkimus tuo esiin uudenlaisen tiimityön ymmärtämisen ja korostaa yksilöiden vahvuuksien tunnistamisen merkitystä. Kiristyvässä taloudessa se suuntaa huomion sekä mainostoimistojen että niiden asiakasyritysten sisäisten ja ulkoisten resurssien tehokkaaseen ja tuottavaan hyödyntämiseen ja organisoimiseen. Sosiologisesti tutkimus tarjoaa yhdenlaisen näkökulman ryhmätyön ulottuvuuksiin ja työelämän yhteistyöhaasteiden pohtimiseen. Siten tutkimuksen tuloksilla voi nähdä arvoa myös muiden kuin mainosalan yhteistyökäytäntöjentarkasteluun.

Learning Robot Motions from Visual Sensing

Learning from demonstration becomes increasingly popular as an efficient way of robot programming. Not only a scientific interest acts as an inspiration in this case but also the possibility of producing the machines that would find application in different areas of life: robots helping with daily routine at home, high performance automata in industries or friendly toys for children. One way to teach a robot to fulfill complex tasks is to start with simple training exercises, combining them to form more difficult behavior. The objective of the Master’s thesis work was to study robot programming with visual input. Dynamic movement primitives (DMPs) were chosen as a tool for motion learning and generation. Assuming a movement to be a spring system influenced by an external force, making this system move, DMPs represent the motion as a set of non-linear differential equations. During the experiments the properties of DMP, such as temporal and spacial invariance, were examined. The effect of the DMP parameters, including spring coefficient, damping factor, temporal scaling, on the trajectory generated were studied.

Computational visual quality of digitally printed images

The problem of understanding how humans perceive the quality of a reproduced image is of interest to researchers of many fields related to vision science and engineering: optics and material physics, image processing (compression and transfer), printing and media technology, and psychology. A measure for visual quality cannot be defined without ambiguity because it is ultimately the subjective opinion of an “end-user” observing the product. The purpose of this thesis is to devise computational methods to estimate the overall visual quality of prints, i.e. a numerical value that combines all the relevant attributes of the perceived image quality. The problem is limited to consider the perceived quality of printed photographs from the viewpoint of a consumer, and moreover, the study focuses only on digital printing methods, such as inkjet and electrophotography. The main contributions of this thesis are two novel methods to estimate the overall visual quality of prints. In the first method, the quality is computed as a visible difference between the reproduced image and the original digital (reference) image, which is assumed to have an ideal quality. The second method utilises instrumental print quality measures, such as colour densities, measured from printed technical test fields, and connects the instrumental measures to the overall quality via subjective attributes, i.e. attributes that directly contribute to the perceived quality, using a Bayesian network. Both approaches were evaluated and verified with real data, and shown to predict well the subjective evaluation results.

Comparison of Local Feature Detectors and Descriptors for Visual Object Categorization

Local features are used in many computer vision tasks including visual object categorization, content-based image retrieval and object recognition to mention a few. Local features are points, blobs or regions in images that are extracted using a local feature detector. To make use of extracted local features the localized interest points are described using a local feature descriptor. A descriptor histogram vector is a compact representation of an image and can be used for searching and matching images in databases. In this thesis the performance of local feature detectors and descriptors is evaluated for object class detection task. Features are extracted from image samples belonging to several object classes. Matching features are then searched using random image pairs of a same class. The goal of this thesis is to find out what are the best detector and descriptor methods for such task in terms of detector repeatability and descriptor matching rate.

Predicting Market Crashes: An Examination of the Performance of Macroeconomic Indicators and Technical Analysis

The purpose of this study is to examine macroeconomic indicators‟ and technical analysis‟ ability to signal market crashes. Indicators examined were Yield Spread, The Purchasing Managers Index and the Consumer Confidence Index. Technical Analysis indicators were moving average, Moving Average Convergence-Divergence and Relative Strength Index. We studied if commonly used macroeconomic indicators can be used as a warning system for a stock market crashes as well. The hypothesis is that the signals of recession can be used as signals of stock market crash and that way a basis for a hedging strategy. The data is collected from the U.S. markets from the years 1983-2010. Empirical studies show that macroeconomic indicators have been able to explain the future GDP development in the U.S. in research period and they were statistically significant. A hedging strategy that combined the signals of yield spread and Consumer Confidence Index gave most useful results as a basis of a hedging strategy in selected time period. It was able to outperform buy-and-hold strategy as well as all of the technical indicator based hedging strategies.

Bag-of-Features Approach to Unsupervised Visual Object Categorisation

The large and growing number of digital images is making manual image search laborious. Only a fraction of the images contain metadata that can be used to search for a particular type of image. Thus, the main research question of this thesis is whether it is possible to learn visual object categories directly from images. Computers process images as long lists of pixels that do not have a clear connection to high-level semantics which could be used in the image search. There are various methods introduced in the literature to extract low-level image features and also approaches to connect these low-level features with high-level semantics. One of these approaches is called Bag-of-Features which is studied in the thesis. In the Bag-of-Features approach, the images are described using a visual codebook. The codebook is built from the descriptions of the image patches using clustering. The images are described by matching descriptions of image patches with the visual codebook and computing the number of matches for each code. In this thesis, unsupervised visual object categorisation using the Bag-of-Features approach is studied. The goal is to find groups of similar images, e.g., images that contain an object from the same category. The standard Bag-of-Features approach is improved by using spatial information and visual saliency. It was found that the performance of the visual object categorisation can be improved by using spatial information of local features to verify the matches. However, this process is computationally heavy, and thus, the number of images must be limited in the spatial matching, for example, by using the Bag-of-Features method as in this study. Different approaches for saliency detection are studied and a new method based on the Hessian-Affine local feature detector is proposed. The new method achieves comparable results with current state-of-the-art. The visual object categorisation performance was improved by using foreground segmentation based on saliency information, especially when the background could be considered as clutter.

Lean daily management, visual management and continuous improvement

This thesis was part of lean adaptation project started at Outotec Lappeenranta factory in early 2013. The purpose of this thesis was to develop and propose lean tools that could be used in daily management, visual management and continuous improvement. This thesis was “outsiders” view, and as such, did not study the current processes deeply. As result of this thesis, two different Daily Management -boards were designed, one for parallel processes and one for sequential processes. In addition, methods of doing continuous improvement and daily task accountability were framed and standard work for the leaders outlined. The tools presented in this thesis are general tools which support work in lean environment. They are visual and, if used correctly, they provide a basis from which continuous improvement can be done. Lean philosophy emphasizes the deep understanding of the current situation and it would be against the lean principles to blindly implement anything developed “on the outside”. The tools presented should be reviewed and modified further by the people working on the factory floor.

Visual customer segmentation and behavior analysis : a SOM-based approach

Ett ämne som väckt intresse både inom industrin och forskningen är hantering av kundförhållanden (CRM, eng. Customer Relationship Management), dvs. en kundorienterad affärsstrategi där företagen från att ha varit produktorienterade väljer att bli mera kundcentrerade. Numera kan kundernas beteende och aktiviteter lätt registreras och sparas med hjälp av integrerade affärssystem (ERP, eng. Enterprise Resource Planning) och datalager (DW, eng. Data Warehousing). Kunder med olika preferenser och köpbeteende skapar sin egen ”signatur” i synnerhet via användningen av kundkort, vilket möjliggör mångsidig modellering av kundernas köpbeteende. För att få en översikt av kundernas köpbeteende och deras lönsamhet, används ofta kundsegmentering som en metod för att indela kunderna i grupper utgående från deras likheter. De mest använda metoderna för kundsegmentering är analytiska modeller konstruerade för en viss tidsperiod. Dessa modeller beaktar inte att kundernas beteende kan förändras med tiden. I föreliggande avhandling skapas en holistisk översikt av kundernas karaktär och köpbeteende som utöver de konventionella segmenteringsmodellerna även beaktar dynamiken i köpbeteendet. Dynamiken i en kundsegmenteringsmodell innefattar förändringar i segmentens struktur och innehåll, samt förändringen av individuella kunders tillhörighet i ett segment (s.k migrationsanalyser). Vardera förändringen modelleras, analyseras och exemplifieras med visuella datautvinningstekniker, främst med självorganiserande kartor (SOM, eng. Self-Organizing Maps) och självorganiserande tidskartor (SOTM), en vidareutveckling av SOM. Visualiseringen anteciperas underlätta tolkningen av identifierade mönster och göra processen med kunskapsöverföring mellan den som gör analysen och beslutsfattaren smidigare. Asiakkuudenhallinta (CRM) eli organisaation muuttaminen tuotepainotteisesta asiakaskeskeiseksi on herättänyt mielenkiintoa niin yliopisto- kuin yritysmaailmassakin. Asiakkaiden käyttäytymistä ja toimintaa pystytään nykyään helposti tallentamaan ja varastoimaan toiminnanohjausjärjestelmien ja tietovarastojen avulla; asiakkaat jättävät jatkuvasti piirteistään ja ostokäyttäytymisestään kertovia tietojälkiä, joita voidaan analysoida. On tavallista, että asiakkaat poikkeavat toisistaan eri tavoin, ja heidän mieltymyksensä kuten myös ostokäyttäytymisensä saattavat olla hyvinkin erilaisia. Asiakaskäyttäytymisen monimuotoisuuteen ja tuottavuuteen paneuduttaessa käytetäänkin laajalti asiakassegmentointia eli asiakkaiden jakamista ryhmiin samankaltaisuuden perusteella. Perinteiset asiakassegmentoinnin ratkaisut ovat usein yksittäisiä analyyttisia malleja, jotka on tehty tietyn aikajakson perusteella. Tämän vuoksi ne monesti jättävät huomioimatta sen, että asiakkaiden käyttäytyminen saattaa ajan kuluessa muuttua. Tässä väitöskirjassa pyritäänkin tarjoamaan holistinen kuva asiakkaiden ominaisuuksista ja ostokäyttäytymisestä tarkastelemalla kahta muutosvoimaa tiettyyn aikarajaukseen perustuvien perinteisten segmentointimallien lisäksi. Nämä kaksi asiakassegmentointimallin dynamiikkaa ovat muutokset segmenttien rakenteessa ja muutokset yksittäisten asiakkaiden kuulumisessa ryhmään. Ensimmäistä dynamiikkaa lähestytään ajallisen asiakassegmentoinnin avulla, jossa visualisoidaan ajan kuluessa tapahtuvat muutokset segmenttien rakenteissa ja profiileissa. Toista dynamiikkaa taas lähestytään käyttäen nk. segmenttisiirtymien analyysia, jossa visuaalisin keinoin tunnistetaan samantyyppisesti segmentistä toiseen vaihtavat asiakkaat. Visualisoinnin tehtävänä on tukea havaittujen kaavojen tulkitsemista sekä helpottaa tiedonsiirtoa analysoijan ja päättäjien välillä. Visuaalisia tiedonlouhintamenetelmiä, kuten itseorganisoivia karttoja ja niiden laajennuksia, käytetään osoittamaan näiden menetelmien hyödyllisyys sekä asiakkuudenhallinnassa yleisesti että erityisesti asiakassegmentoinnissa.

The good and the successful - Examination of informal learning mechanisms

This thesis strived to find out which informal learning (IL) mechanisms are used the most by the respondents. Additionally, the goal was to know more about the respondents as informal learners and what could explain possible differences. The target was to resolve whether informal learning explains differences in individual performance or, do some other explanations for success exist. Informal learning was to be made more visible, since many are unaware of it. Relevant IL mechanisms that the interviewees could explain were selected for this thesis. The theory on informal learning was presented and some additional informal learning mechanisms were included: Underlying learning theories, internal and external learning resources, as well as some sport related informal learning mechanisms. Various scholars have explained these terms. The final results of this thesis relate to business context, but sport is at the scope of my research. The target group consisted of nine individuals in team sports that were considered as high performers (good/successful). Hence, also the concept of high performance was clarified with competence, expertise and talent literature. The study is qualitative and face-to-face interviews were chosen. The data was analyzed with Grounded Theory principles and theory elaboration. This thesis pointed out similarities and differences between the respondents´ answers (good/successful, inexperienced/experienced). Thus, the analysis clarified that there are different attitudes to learning and different learner profiles in sports context. Also, it became clear that some informal learning mechanisms are more used than others. Secondly, based on the most crucial differences, Typology of Talentum was formulated based on Le Deist & Winteron´s (2005, 39) Typology of holistic competence. Some variables of informal learning seemed to constitute the Meta-competence of Typology that ultimately causes the differences in individual performance and success. The results can be transferred to business context because meta-competence is transferable by nature.

Lujien painelaiteterästen hitsaus

Työn tavoitteena oli tutkia lujan nuorrutetun painelaiteteräksen P500QL2 hitsattavuutta ja koehitsausten avulla löytää optimaaliset hitsausparametrit ja lämmöntuonti teräksen hitsaukseen. Työn tavoitteena oli myös selvittää ja käsitellä kaikkien painelaiteterässtandardissa esitettyjen lujien painelaiteterästen hitsauksessa huomioon otettavia asioita. Työn teoriaosuudessa käsitellään lujien painelaiteterästen hitsauksessa huomioitavia erityispiirteitä, kuten lämmöntuontia, jäähtymisaikaa, esilämmitystä sekä hitsausaineiden valintaa. Lisäksi teoriaosuudessa käsitellään painelaitteiden valmistusta, painelaiteterässtandardiin kuuluvia lujia painelaiteteräksiä sekä keinoja lujien terästen hitsattavuuden arviointiin. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin aineenvahvuudeltaan 50 mm paksun P500QL2-teräksen päittäisliitoksen mekaanisia ominaisuuksia eri lämmöntuonneilla hitsattuna. Kokeellisessa osassa tutkittiin myös myöstön poisjättämisen vaikutuksia liitoksen mekaanisiin ominaisuuksiin. Mekaanisia ominaisuuksia tutkittiin toteuttamalla koekappaleiden aineenkoetus menetelmäkoestandardin vaatimuksia soveltaen. Tutkimuksessa käytettyjä testausmenetelmiä olivat silmämääräinen tarkastus, magneettijauhetarkastus, ultraäänitarkastus, mikro- ja makrorakennetarkastelu, kovuuskokeet, vetokokeeet ja iskukokeet. Testauksessa saatujen tulosten avulla lujan painelaiteteräksen P500QL2 hitsaukseen laadittiin alustava hitsausohje. Hitsausliitosten testauksessa saatujen tulosten perusteella havaittiin hitsien lujuuden ja kovuuden laskevan lämmöntuonnin kasvaessa. Hitsausliitosten iskusitkeysominaisuudet olivat erinomaiset vielä suurellakin lämmöntuonnilla, mutta liitosten murtovenymäarvot laskivat lämmöntuonnin kasvaessa. Myöstön havaittiin parantavan hitsin mekaanisia ominaisuuksia huomattavasti. Tutkimuksen tulosten perusteella painelaiteteräs P500QL2 on hitsattavissa suurella lämmöntuonnilla ja suurella tuottavuudella liitoksen täyttäessä painelaitevalmistuksen edellyttämät vaatimukset.

Visual Arts Data Skills for Researchers (VADS4R)

Workshop at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

From KAPTUR to VADS4R: Exploring Research Data Management in the Visual Arts

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

From KAPTUR to VADSR: Exploring Research Data Management in the Visual Arts

Poster at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

The neural processes generating visual phenomenal consciousness: ERP and neuronavigated brain stimulation studies

One of the greatest conundrums to the contemporary science is the relation between consciousness and brain activity, and one of the specifi c questions is how neural activity can generate vivid subjective experiences. Studies focusing on visual consciousness have become essential in solving the empirical questions of consciousness. Th e main aim of this thesis is to clarify the relation between visual consciousness and the neural and electrophysiological processes of the brain. By applying electroencephalography and functional magnetic resonance image-guided transcranial magnetic stimulation (TMS), we investigated the links between conscious perception and attention, the temporal evolution of visual consciousness during stimulus processing, the causal roles of primary visual cortex (V1), visual area 2 (V2) and lateral occipital cortex (LO) in the generation of visual consciousness and also the methodological issues concerning the accuracy of targeting TMS to V1. Th e results showed that the fi rst eff ects of visual consciousness on electrophysiological responses (about 140 ms aft er the stimulus-onset) appeared earlier than the eff ects of selective attention, and also in the unattended condition, suggesting that visual consciousness and selective attention are two independent phenomena which have distinct underlying neural mechanisms. In addition, while it is well known that V1 is necessary for visual awareness, the results of the present thesis suggest that also the abutting visual area V2 is a prerequisite for conscious perception. In our studies, the activation in V2 was necessary for the conscious perception of change in contrast for a shorter period of time than in the case of more detailed conscious perception. We also found that TMS in LO suppressed the conscious perception of object shape when TMS was delivered in two distinct time windows, the latter corresponding with the timing of the ERPs related to the conscious perception of coherent object shape. Th e result supports the view that LO is crucial in conscious perception of object coherency and is likely to be directly involved in the generation of visual consciousness. Furthermore, we found that visual sensations, or phosphenes, elicited by the TMS of V1 were brighter than identically induced phosphenes arising from V2. Th ese fi ndings demonstrate that V1 contributes more to the generation of the sensation of brightness than does V2. Th e results also suggest that top-down activation from V2 to V1 is probably associated with phosphene generation. The results of the methodological study imply that when a commonly used landmark (2 cm above the inion) is used in targeting TMS to V1, the TMS-induced electric fi eld is likely to be highest in dorsal V2. When V1 was targeted according to the individual retinotopic data, the electric fi eld was highest in V1 only in half of the participants. Th is result suggests that if the objective is to study the role of V1 with TMS methodology, at least functional maps of V1 and V2 should be applied with computational model of the TMS-induced electric fi eld in V1 and V2. Finally, the results of this thesis imply that diff erent features of attention contribute diff erently to visual consciousness, and thus, the theoretical model which is built up of the relationship between visual consciousness and attention should acknowledge these diff erences. Future studies should also explore the possibility that visual consciousness consists of several processing stages, each of which have their distinct underlying neural mechanisms.