Level Set Methods in Image Processing

This thesis gives an overview of the use of the level set methods in the field of image science. The similar fast marching method is discussed for comparison, also the narrow band and the particle level set methods are introduced. The level set method is a numerical scheme for representing, deforming and recovering structures in an arbitrary dimensions. It approximates and tracks the moving interfaces, dynamic curves and surfaces. The level set method does not define how and why some boundary is advancing the way it is but simply represents and tracks the boundary. The principal idea of the level set method is to represent the N dimensional boundary in the N+l dimensions. This gives the generality to represent even the complex boundaries. The level set methods can be powerful tools to represent dynamic boundaries, but they can require lot of computing power. Specially the basic level set method have considerable computational burden. This burden can be alleviated with more sophisticated versions of the level set algorithm like the narrow band level set method or with the programmable hardware implementation. Also the parallel approach can be used in suitable applications. It is concluded that these methods can be used in a quite broad range of image applications, like computer vision and graphics, scientific visualization and also to solve problems in computational physics. Level set methods and methods derived and inspired by it will be in the front line of image processing also in the future.

Component Architecture for Context-Aware Applications

Mobiililaitteisiin tehdyt sovellukset ovat nykyään laajassa käytössä. Mobiilisovellukset tarjoavat käyttäjälleen usein tietyn ennalta määritellyn toiminnallisuuden eivätkä ne pysty mukautumaan vaihtelevaan käyttöympäristöönsä. Jos sovellus olisi tietoinen käyttöympäristöstään ja sen muutoksista, se voisi tarjota käyttäjälleen tilanteeseen sopivia ominaisuuksia. Käyttöympäristöstään tietoiset hajautetut sovellukset tarvitsevat kuitenkin huomattavasti perinteisiä sovelluksia monimutkaisemman arkkitehtuurin toimiakseen. Tässä työssä esitellään hajautetuille ja kontekstitietoisille sovelluksille tarkoitettu ohjelmistoarkkitehtuuri. Työ perustuu Oulun yliopiston CAPNET-tutkimusprojektissa kehitettyyn, mobiilisovelluksille tarkoitettuun arkkitehtuuriin. Tämän työn tarkoituksena on tarjota ratkaisuja niihin puutteisiin, jotka tulivat esille CAPNET-arkkitehtuurin kehitys- ja testausvaiheessa. Esimerkiksi arkkitehtuurin komponenttien määrittelyä tulisi tarkentaa ja ne tulisi jakaa horisontaalisiin kerroksiin niiden ominaisuuksien ja alustariippuvuuden mukaisesti. Työssä luodaan katsaus olemassa oleviin teknologioihin jotka tukevat hajautettujen ja kontekstitietoisten järjestelmien kehittämistä. Myös niiden soveltumista CAPNET-arkkitehtuuriin analysoidaan. Työssä esitellään CAPNET-arkkitehtuuri ja ehdotetaan uutta arkkitehtuuria ja komponenttien kerrosjaottelua. Ehdotuksessa arkkitehtuurin komponentit ja järjestelmän rakenne määritellään ja mallinnetaan UML-menetelmällä. Työn tuloksena on arkkitehtuurimäärittely, joka jakaa nykyisen arkkitehtuurin komponentit kerroksiin. Komponenttien rajapinnat on määritelty selkeästi ja tarkasti. Työ tarjoaa myös projektiryhmälle hyvän lähtökohdan uuden arkkitehtuurin suunnittelulle ja toteuttamiselle.

Ostoreskontra –moduulin suunnittelu ja toteutus Sähkömies –taloushallinto-ohjelmistoon

Sähkömies -taloushallinto-ohjelmisto on pienille sähköalan yrityksille suunnattu valmisohjelmisto. Se on tarkoitettu tehostamaan talous- ja materiaalihallinnon tehtäviä yrityksessä. Tämän työn tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa ostoreskontra –moduuli Sähkömies –taloushallinto-ohjelmistoon. Ostoreskontra -ominaisuuden lisääminen ohjelmistoon on saanut alkunsa useiden asiakkaiden palautteesta saada automatisoitua yrityksen ostoreskontra -toiminto. Samalla ohjelmistosta saadaan kilpailukykyisempi tuote sähköalalla. Työssä on ensiksi tutkittu ostoreskontran yleistä toimintamallia. Ohjelmiston kehitysprosessissa on sovellettu vesiputous –ohjelmistoprosessimallia. Ostoreskontra –moduulin vaatimukset on määritelty yhdessä avainasiakkaiden kanssa. Ohjelmiston toiminnallisuuden määrittelyssä on käytetty use case –menetelmää. Vaatimusmäärittelyyn ja toiminnalliseen määrittelyyn perustuen on suunniteltu tietokantataulut, käyttöliittymälomakkeet sekä tehty ohjelmamäärittelyt. Ohjelmiston toteutukseen on käytetty Visual Basic –sovelluskehitintä sekä Access 2000 –tietokanta-ohjelmistoa.Työn lopullista onnistumista on vielä aikaista arvioida, koska ohjelmiston ostoreskontra –moduulin sisältävää versiota ei ole vielä toimitettu asiakkaille. Lupaavaa palautetta on kuitenkin tullut projektissa tiiviisti mukana olleilta asiakkailta.

Paperiteollisuuden tehdasjärjestelmien uusimisen vaatimukset usean tehtaan ympäristössä

Tässä diplomityössä tutkitaan tehdasjärjestelmien uusintaan vaikuttavia tekijöitä, kun tarkoituksena on siirtyä yhtenäisiin tuotepohjaisiin järjestelmäratkaisuihin usean paperitehtaan ympäristössä. Paperitehtaan tehdasjärjestelmän avulla hallitaan tehtaan toimintaa alkaen tilauksen saapumisesta tehtaalle aina valmiin tuotteen varastointiin sekä asiakkaalle toimitukseen saakka. Työn pääasiallinen tarkoitus on tutkia erilaisten teknisten arkkitehtuurien, kuten keskitetyn tai hajautetun palvelinympäristön vaikutusta järjestelmän käyttövarmuuteen, käytettävyyteen sekä järjestelmän elinkaaren aikaisiin kustannuksiin. Tietojärjestelmien keskittämiseen ja konsolidointiin liittyen tutkitaan mm. vaikutuksia liityntöjen ja raportoinnin hallintaan sekä tietoverkoille asetettavia vaatimuksia. Työssä tutkitaan myös tuotepohjaisten järjestelmien räätälöintitarpeita ja siihen liittyvää vaatimusmäärittelyä. Työssä esitettyjä näkemyksiä voidaan käyttää päätösten tukena, kun pohditaan toteutettavan tietojärjestelmän teknisen infrastruktuurin optimaalisinta rakennetta.

Market Study of Electric Drive Motion Control Business

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia älykkäiden paikoituskäyttöjen markkinoita ja liiketoimintamalleja. Työn pääongelmina oli määritellä alalla käytössä olevaa terminologiaa, määrittää markkinoiden koko paikoitusominaisuudet omaaville kolmivaihetaajuusmuuttajille, tutkia viiden alalla toimivan paikoituskäyttötoimittajan liiketoimintarakenteita ja tuotteita teknisestä näkökulmasta sekä esitellä kaksi teollisuuden käyttökohdetta paikoituskäytölle. Työn sisältö voidaan jakaa neljään eri osioon. Terminologian määrittely- ja markkinatutkimusosiot perustuvat pääasiassa kirjallisuustutkimukseen. Paikoituskäyttöjen toimittajia sekä niiden tuotteita käsittelevä osuus perustuu kirjallisuustutkimukseen sekä teknisiin esitteisiin ja manuaaleihin. Paikoituskäyttöjen sovellusesimerkit on selvitetty haastatteluin. Työ painottuu paikoituskäyttötoimittajien tuotteiden, tuoteominaisuuksien ja tuotetarjonnan tarkasteluun. Työn tuloksena on määritelty paikoituskäyttöjen liiketoiminnan tärkeimmät termit, paikoituskäyttöjen markkinoiden koko sekä markkinoiden koko paikoitusominaisuudet omaavalle kolmivaihetaajuusmuuttajalle. Alalla toimivien paikoituskäyttötoimittajien liiketoimintarakenne on selvitetty, jonka mukaan toimittajat on profiloitu komponentti-, komponenttipaketti-, toimialakeskeisiksi tai automaatiotoimittajiksi. Toimittajien paikoituskäyttötuotteet on luokiteltu viiteen eri luokkaan niiden teknisten ominaisuuksien perusteella. Lisäksi paikoituskäyttöjen suorituskyvyt on selvitetty säätimien momentti-, nopeus-, ja paikoituslaskenta-aikatasojen sekä kenttäväyläliityntöjen suhteen. Työssä kuvatut vanerinsorvausprosessi sekä FMS -materiaalinkäsittelyprosessi esittävät paikoituskäyttöjen potentiaalisia sovelluskohteita.

Internet -palvelunhallinta

Internet -palvelunhallinnan rooli kasvaa tulevaisuudessa ja sen kehittäminen on yhä tärkeämpää. Palvelut kehittyvät monipuolisemmiksi, niiden laatu paranee ja käyttömäärät kasvavat. Erityisesti palveluiden sisällönhallinnan rooli kasvaa ja palveluiden laadusta tulee merkittävä kilpailutekijä. Kokonaisvaltaisen palvelunhallinnan on pystyttävä vastaamaan joustavasti palveluntarjoajien uusiin tarpeisiin, jolloin sen on kehityttävä samaan suuntaan kuin palvelunhallinnan perinteisen telemaailman puolella. Palvelunhallinnan on tuettava kaikkia OSS -järjestelmien (Operating Support System) osa-alueita, jolloin sen laajamittaiseen toteuttamiseen tarvitaan siihen liittyvien erilaisten hallintarajapintojen standardointia. Palvelunhallintajärjestelmät on toteutettava mahdollisimman joustaviksi, jotta niiden piiriin saadaan uusien komponenttien lisäksi jo olemassa olevat komponentit. Mahdollinen palvelunhallinnan toteutustapa voi olla Javan ja CORBA:n (Common Object Request Broker Architecture) yhteiskäyttö, sillä ne takaavat järjestelmään tarvittavan joustavuuden muuttuvissa olosuhteissa kuten Internetissä.

Web user interface architecture for advanced planning and scheduling systems Case: Nokia Demand / Supply Planning Applications

In modem hitec industry Advanced Planning and Scheduling (APS) systems provide the basis for e-business solutions towards the suppliers and the customers. One objective of this thesis was to clarify the modem supply chain management with the APS systems and especially concentrate on the area of Collaborative Planning. In order Advanced Planning and Scheduling systems to be complete and usable, user interfaces are needed. Current Visual Basic user interfaces have faced many complaints and arguments from the users as well as from the development team. This thesis is trying to analyze the reasons and causes for the encountered problems and also provide ways to overcome them. The decision has been made to build the new user interfaces to be Web-enabled. Therefore another objective of this thesis was to research and find suitable technologies for building the Web-based user interfaces for Advanced Planning and Scheduling Systems in Nokia Demand/Supply Planning business area. Comparison between the most suitable technologies is made. Usability issues of Web-enabled user interfaces are also covered. The empirical part of the thesis includes design and implementation of a Web-based user interface with the chosen technology for a particular APS module that enables Collaborative Planning with suppliers.

Verkkokäyttöliittymäohjelmiston toteuttaminen TradeXpress-tietojärjestelmään.

Työssä perehdytään verkkokäyttöliittymien suunnitteluun ja toteutukseen. Erityisen huomion kohteena ovat Java-ohjelmointikieli ja ohjelmistosuunnittelussa suurta huomiota herättäneet suunnittelumallit. Java on kehittynyt lyhyen elinikänsä aikana huomattavasti, ja viimeaikaiset vakioluokkakirjastot ovat mahdollistaneet monipuolisten ja siirrettävien ohjelmistojen toteuttamisen. Vaikka Java ei sovellukaan kaikkiin tarkoituksiin, on se luotettavuutensa, siirrettävyytensä ja luokkakirjastojensa ilmaisuvoiman ansiosta hyvin houkutteleva kieli käyttöliittymien tekemiseen. Suunnittelumallit ovat merkittävä osa ammattimaista oliosuunnittelua. Ne tarjoavat valmiita ratkaisuja yleisiin suunnitteluongelmiin ja säästävät siten aikaa suunnittelu- ja toteutusvaiheissa. Suunnittelumallit voidaan jakaa kolmeen ryhmään: luontimallit, rakennemallit ja toiminnalliset mallit. Käytännön osuudessa tarkastellaan Java-käyttöliittymän toteutusta olemassa olevaan Soneran TradeXpress-tietojärjestelmään. Tässä tehtävässä Java ja suunnittelumallit ovat olleet keskeisellä sijalla. Java-käyttöliittymä, JavaGUI, koostuu kahdesta osasta: asiakasappletista ja Jrls-palvelimesta. Näiden kahden väliseen tiedonsiirtoon käytetään pääasiassa Javan RMI-yhteyskäytäntöä. Jrls-palvelin toimii asiakkaana RLS-palvelimelle erityisen RLS-yhteyskäytännön avulla.

Uusien rajapintojen vaikutus Nokia TETRA –rajapintapalvelimen arkkitehtuuriin

Nokia TETRA –järjestelmä on digitaaliseen tekniikkaan pohjautuva radiopuhelinjärjestelmä, joka on tarkoitettu erityisvaatimuksia omaavien organisaatioiden ammattikäyttöön. Sen tyypillisiä käyttäjiä ovat erilaiset viranomaiset, kuten poliisi, palo- ja pelastuslaitos sekä rajavartiolaitos. Se perustuu avoimeen TETRA-standardiin, joka määrittelee tärkeimmät palvelut ja rajapinnat tiettyjen verkkoelementtien välillä. TETRA-järjestelmän käyttöpaikkatyöasemat ja palvelimet perustuvat kaikki samaan Nokia TETRA –rajapintapalvelimen arkkitehtuuriin. Käyttöpaikat tarjoavat tehokkaat toiminnot verkon operatiiviseen käyttöön ja hallintaan. Palvelimet puolestaan tarjoavat ohjelmointirajapintansa kautta kolmansille osapuolille mahdollisuuden luoda TETRA-järjestelmän palveluita käyttäviä sovelluksia. Työn tavoitteena oli tutkia uusien rajapintojen soveltuvuutta sekä selvittää niiden vaikutusta Nokia TETRA –rajapintapalvelimen arkkitehtuuriin. Ensin kartoitettiin nykyisen arkkitehtuurin ongelmat ja puutteet äänikommunikaatioon käytetyssä tiedonsiirrossa, ja äänikommunikaatiossa käyttäjään päin. Näiden ratkaisemiseksi tutkittiin uusia rajapinta-vaihtoehtoja. Parhaiten soveltuvista vaihtoehdoista muodostettiin ratkaisu, jonka vaikutus uuden sukupolven arkkitehtuuriin selvitettiin.

WWW-pohjaisen kauppapaikan palvelinkomponentin toteutus ja jatkokehitys

Diplomityössä perehdytään Java-teknologiaan yleisesti ja tarkemmin Java 2 -liiketoimintasovellusalustan (Java 2 Platform, Enterprise Edition) määritykseen sisältyviin ohjelmointirajapintoihin. Erityisesti paneudutaan Enterprise JavaBeans -liiketoimintasovellusten komponenttiarkkitehtuuriin, jonka avulla voidaan toteuttaa hajautettuja, skaalautuvia, tapahtumankäsittelyä tukevia ja turvallisia liiketoimintasovelluksia. Käytännön osa liittyy projektiin, jossa suunniteltiin ja toteutettiin WWW- pohjaisen kauppapaikan perustoiminnallisuus. Työhön sisältyivät markkinapaikan määrittelyyn ja suunnitteluun osallistuminen sekä markkinapaikan yhden palvelinkomponentin yksityiskohtainen suunnittelu, toteutus ja jatkokehityksen ideointi. Lopputuloksena saavutettiin asetetut tavoitteet täyttävä järjestelmä, joka otettiin tuotantokäyttöön ja joka on hyvä pohja järjestelmän jatkokehitysprojekteille.

Operatiivisten järjestelmien integrointi toimintojen ohjaukseen vaneritehtaassa

Työn tavoite oli löytää malli, joka mahdollistaisi kaikkien tilaus- toimitusprosessin operatiivisten järjestelmien integroimisen keskenään siten, että niitä voidaan hyödyntää valmistuksen ohjaukseen. Vaneritehtaissa ei ole keskitettyä tietojärjestelmää, joten tavoiteasetanta edellytti vaneritehtaan tietoverkon rakentamiseen liittyvän ongelmakentän periaatteellista ratkaisua.Koska tilaus- toimitusprosessi, tuotantoa lukuunottamatta, oli kohdeyrityksessä katettu tietojärjestelmillä, loivat nämä jo olemassa olevat järjestelmät reunaehdot ratkaisulle myös tuotannon tietoverkon kehittämisessä. Työssä etsittiin ja kiinnitettiin avaimet, joilla tuote- sekä henkilötieto saadaan identifioitua keskenään integroiduissa järjestelmissä niin, että informaatioketju ei katkea siirryttäessä järjestelmästä toiseen.Työssä ratkaistiin tietoverkon liityntä tuotantolaitteisiin valvomotuotteen avulla. Liittymisratkaisuja esiteltiin neljä. Nämä mallit kattavat suurimman osan vaneritehtaassa eteen tulevista tapauksista. Näiden lisäksi päädyttiin suosittamaan erään mekaanisen metsäteollisuuden laitetoimittajan luomaa tiedonkeruu- ja tuotannonsuunnitteluohjelmistoa, joka valmiina ratkaisuna edesauttaa tietoverkon nopeaa implementointia.

Web Services osana sovellusintegraatiota toiminnanohjausjärjestelmässä

Työssä esitellään Web Services -konseptia ja sovellusintegraatiota, sekä toteutetaan toiminnanohjausjärjestelmästä yrityksen asiakkaalle tietoja välittävään palveluun tuki Web Services -arkkitehtuurille. Palvelun tehtävänä on huolehtia yrityksen ja sen liiketoimintakumppaneiden välisestä XML-pohjaisesta viestiliikenteestä. Työn teoriaosassa perehdytään sovellusintegraatioon ja sen osa-alueisiin, Web Services -konseptiin ja -standardeihin sekä sen kanssa kilpaileviin tekniikoihin. Käytännön osuudessa toteutetaan paperiteollisuusyrityksen tilaus- ja toimitustietoja XML:n avulla lähettävään Java-pohjaiseen järjestelmään tuki SOAP-viesteille, sekä WSDL-kuvaukset palveluille. Työssä tutkitaan Web Services -arkkitehtuurin soveltuvuutta ja implementoinnin helppoutta toimintaohjausjärjestelmään. Tuloksena todetaan Web Services -arkkitehtuurin olevan mielenkiintoinen ja monella tapaa integrointia helpottava tekniikka. Arkkitehtuurin standardien puutteiden ja varhaisten versioiden takia tekniikan todetaan kuitenkin olevan monelta osin riittämätön ja epäkypsä toteuttamaan yritysten kriittisten järjestelmien integrointia.

Radio Resource Management across UMTS Radio Network Subsystems

UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), esimerkkinä kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmästä pyrkii toistamaan GSM:n (Global System for Mobile Communications) menestyksen. UMTS:n kaupallinen toiminta on parhaillaan alkamassa ja ensimmäinen kaupallinen verkko on jo aloittanut toimintansa Japanissa. Tämä diplomityö antaa yleiskuvan UMTS:stä keskittyen radioverkkojärjestelmän (UMTS Terrestrial Radio Access Network,UTRAN) radioresurssien hallintaan (Radio Resource Management, RRM). Työssä kuvataan radiorajapintojen toimintaa, mutta diplomityön pääaiheena on kuitenkin radioresurssien hallinta UMTS radioaliverkkojärjestelmien ylitse. Radioresurssien hallinta pitää sisällään joukon proseduureja, jotka vaikuttavat koko UTRAN:in rakenteen lävitse. On hyvin tärkeää saavuttaa oikea toiminnallisuus hajautettujen radioresurssien hallintaan jotta voitaisiin saavuttaa paras yhteyden laatu loppukäyttäjälle. Työssä käydään yksityiskohtaisesti lävitse radioresurssien hallinnan perusperiaatteet ja joukko proseduureja. RNSAP (Radio Network Subsystem Application Part) protokollaa tarkastellaan työssä esimerkkinä protokollasta joka osallistuu radioresurssien hallintaprosessiin.

Web Client for Smart Messaging Exchange

TeliaSoneran älykkään viestintäjärjestelmän kehitysluonnoksella (SME) pilotoidaan prototyyppipalveluita, joiden avulla asiakkaat voivat välittää viestejä matkapuhelimilla sekä tietokoneilla. SME:n peruspalveluita voidaan käyttää SIP-standardin mukaisilla asiakasohjelmilla sekä SME:n omilla WAP- ja WWW-käyttöliittymillä. Käyttäjät voivat nähdä toistensa tilatiedon, muuttaa omaa tilatietoaan sekä lähettää SIP-pikaviestejä, sähköpostiviestejä ja tekstiviestejä. Käyttäjät voivat myös ylläpitää listaa yhteyshenkilöistään, vastaanottaa pikaviestejä ja selata vastaanotettuja viestejä. Diplomityössä käsitellään yleisesti SME-järjestelmän rakennetta ja paneudutaan tutkimaan työssä toteutetun SME:n WWW-asiakasohjelman toteutusta. Diplomityössä käydään läpi projektiin liittyviä standardeja, suosituksia, toteustekniikoita sekä palveluita. Lisäksi tarkastellaan työssä hyödynnettyjä ohjelmointirajapintoja, nykyisiä älypuhelimia sekä niiden Internet-selaimia, jotka rajoittavat WWW-asiakaspalvelun toteutuksessa käytettyjä toteutustekniikkavaihtoehtoja. Lopuksi esitellään toteutettujen ohjelmistojen sisäistä rakennetta ja toimintaa.

Multimedia Messaging Service Center in a Component Based Architecture

Multimedia-sanomanvälityspalvelu (MMS) on matkapuhelinten väliseen viestintään kehitetty palvelu, joka mahdollistaa yhteyden Internet maailmaan. Multimedia-sanomanvälityspalvelua voidaan käyttää luomaan yhteys matkapuhelimen käyttäjän ja ulkoisen sovelluspalvelimen välille. MMS voidaan nähdä sovelluksena, joka yhdistää multimediaviestin luonnin, käsittelyn sekä toimituksen monelle eri sisältö tyypille. Multimedia-viestikeskus (MMSC) on uusi verkkoelementti, joka on vastuussa multimediaviestien varastoinnista ja toimituksesta. Multimedia-viestikeskuksella on kolme loogista elementtiä, jotka ovat välityspalvelin, sovellusrajapinnat ja matkapuhelinverkkorajapinta. Operaattorit sekä kolmannen osapuolen sovelluskehittäjät voivat kehittää lisäarvopalveluita multimedia-sanomanvälityspalvelulle hyödyntämällä sovellusrajapintoja. Sovellusrajapinnat perustuvat olemassa oleviin Internet protokolliin. Tämä diplomityö tutkii Multimedia-sanomanvälityspalvelun verkkoelementtien rajapintoja. Tulevaisuudessa on tarkoitus lisätä Multimedia-sanomanvälityspalvelun verkkoelementtejä sähköisen kaupankäynnin kehysarkkitehtuuriin, joka perustuu komponentteihin.