Novel Interaction Techniques for Mobile Augmented Reality applications. A Systematic Literature Review

This study reviews the research on interaction techniques and methods that could be applied in mobile augmented reality scenarios. The review is focused on themost recent advances and considers especially the use of head-mounted displays. Inthe review process, we have followed a systematic approach, which makes the reviewtransparent, repeatable, and less prone to human errors than if it was conducted in amore traditional manner. The main research subjects covered in the review are headorientation and gaze-tracking, gestures and body part-tracking, and multimodality– as far as the subjects are related to human-computer interaction. Besides these,also a number of other areas of interest will be discussed.

Small teleoperated vehicles: study of potential use cases and empirical prototyping

This thesis researches the current state of small teleoperated devices, the need for them and developing one. Small teleoperated devices give the possibility to perform tasks that are impossible or dangerous for humans. This work concentrates on small devices and cheap components and discloses one way of developing a teleoperated vehicle, but not necessarily the optimal way. Development and the current state of teleoperation were studied by a literature review, in which the data was searched from literature as well as from the Internet. The need for teleoperated devices was mapped through a survey, where 11 professionals from variating fields were interviewed how they could utilize a teleoperated devices and with what kind of features. Also, a prototype was built as a proof of concept of small teleoperated devices. The prototype is controlled by a single-board microcomputer that also streams video to the controlling device. The video can be viewed on a display or with a head mounted display.

Torque vibration model of axial-flux surface-mounted permanent magnet synchronous machine

In order that the radius and thus ununiform structure of the teeth and otherelectrical and magnetic parts of the machine may be taken into consideration the calculation of an axial flux permanent magnet machine is, conventionally, doneby means of 3D FEM-methods. This calculation procedure, however, requires a lotof time and computer recourses. This study proves that also analytical methods can be applied to perform the calculation successfully. The procedure of the analytical calculation can be summarized into following steps: first the magnet is divided into slices, which makes the calculation for each section individually, and then the parts are submitted to calculation of the final results. It is obvious that using this method can save a lot of designing and calculating time. Thecalculation program is designed to model the magnetic and electrical circuits of surface mounted axial flux permanent magnet synchronous machines in such a way, that it takes into account possible magnetic saturation of the iron parts. Theresult of the calculation is the torque of the motor including the vibrations. The motor geometry and the materials and either the torque or pole angle are defined and the motor can be fed with an arbitrary shape and amplitude of three-phase currents. There are no limits for the size and number of the pole pairs nor for many other factors. The calculation steps and the number of different sections of the magnet are selectable, but the calculation time is strongly depending on this. The results are compared to the measurements of real prototypes. The permanent magnet creates part of the flux in the magnetic circuit. The form and amplitude of the flux density in the air-gap depends on the geometry and material of the magnetic circuit, on the length of the air-gap and remanence flux density of the magnet. Slotting is taken into account by using the Carter factor in the slot opening area. The calculation is simple and fast if the shape of the magnetis a square and has no skew in relation to the stator slots. With a more complicated magnet shape the calculation has to be done in several sections. It is clear that according to the increasing number of sections also the result will become more accurate. In a radial flux motor all sections of the magnets create force with a same radius. In the case of an axial flux motor, each radial section creates force with a different radius and the torque is the sum of these. The magnetic circuit of the motor, consisting of the stator iron, rotor iron, air-gap, magnet and the slot, is modelled with a reluctance net, which considers the saturation of the iron. This means, that several iterations, in which the permeability is updated, has to be done in order to get final results. The motor torque is calculated using the instantaneous linkage flux and stator currents. Flux linkage is called the part of the flux that is created by the permanent magnets and the stator currents passing through the coils in stator teeth. The angle between this flux and the phase currents define the torque created by the magnetic circuit. Due to the winding structure of the stator and in order to limit the leakage flux the slot openings of the stator are normally not made of ferromagnetic material even though, in some cases, semimagnetic slot wedges are used. In the slot opening faces the flux enters the iron almost normally (tangentially with respect to the rotor flux) creating tangential forces in the rotor. This phenomenon iscalled cogging. The flux in the slot opening area on the different sides of theopening and in the different slot openings is not equal and so these forces do not compensate each other. In the calculation it is assumed that the flux entering the left side of the opening is the component left from the geometrical centre of the slot. This torque component together with the torque component calculated using the Lorenz force make the total torque of the motor. It is easy to assume that when all the magnet edges, where the derivative component of the magnet flux density is at its highest, enter the slot openings at the same time, this will have as a result a considerable cogging torque. To reduce the cogging torquethe magnet edges can be shaped so that they are not parallel to the stator slots, which is the common way to solve the problem. In doing so, the edge may be spread along the whole slot pitch and thus also the high derivative component willbe spread to occur equally along the rotation. Besides forming the magnets theymay also be placed somewhat asymmetric on the rotor surface. The asymmetric distribution can be made in many different ways. All the magnets may have a different deflection of the symmetrical centre point or they can be for example shiftedin pairs. There are some factors that limit the deflection. The first is that the magnets cannot overlap. The magnet shape and the relative width compared to the pole define the deflection in this case. The other factor is that a shifting of the poles limits the maximum torque of the motor. If the edges of adjacent magnets are very close to each other the leakage flux from one pole to the other increases reducing thus the air-gap magnetization. The asymmetric model needs some assumptions and simplifications in order to limit the size of the model and calculation time. The reluctance net is made for symmetric distribution. If the magnets are distributed asymmetrically the flux in the different pole pairs will not be exactly the same. Therefore, the assumption that the flux flows from the edges of the model to the next pole pairs, in the calculation model from one edgeto the other, is not correct. If it were wished for that this fact should be considered in multi-pole pair machines, this would mean that all the poles, in other words the whole machine, should be modelled in reluctance net. The error resulting from this wrong assumption is, nevertheless, irrelevant.

Eddy-current losses in rotor surface mounted permanent magnets

The aim of the work is to study the existing analytical calculation procedures found in literature to calculate the eddy-current losses in surface mounted permanent magnets within PMSM application. The most promising algorithms are implemented with MATLAB software under the dimensional data of LUT prototype machine. In addition finite elements analyze, utilized with help of Flux 2D software from Cedrat Ltd, is applied to calculate the eddy-current losses in permanent magnets. The results obtained from analytical methods are compared with numerical results.

Structural development of the harvester head saw unit

The main goal of the thesis was to further develop harvester head saw device to the Finnish forest machine manufacturer. The work was done from the basis of the manufacturer´s current production model and the earlier study from this same subject called: “Development of chain saw for harvester” Tero Kaatrasalo, 2004. The work was focused to improving the serviceability and reliability of the saw device, but design also included adding few beforehand determined new features into the saw unit. This was done to give some added value for the end customer. The work includes analysis of the earlier saw devices and ideations of the improvements for the structure.

Targeting Adenoviral Gene Therapy Vectors to Head and Neck Squamous Cell Carcinoma and Heart

Gene therapy aims to treat diseases by introducing genetic material to the diseased tissue. For cancer treatment it is important to destroy cancerous cells; this can be achieved by introducing a gene, which induces cell death or by allowing viral vectors to replicate, which also results in destruction of cancerous cells. For cardiac diseases the approach is more like the former, except the gene produces beneficial effects, like angiogenesis. Adenoviruses have many beneficial qualities, which make the virus an interesting gene therapy vector; it can be produced relatively easily, its manipulation is quite easy and it has naturally broad tropism. By removing or replacing certain genes in the adenoviral genome, it can be made non-replicative. In this study, adenoviral receptor expression patterns were characterized in both head and neck squamous cell carcinoma and the human heart. Adenovirus serotype 5 receptor expression in head and neck cancer cell lines was found to be highly variable between cell lines and overall at lower levels, while Ad35 receptor expression was more uniform and at higher levels in all analyzed cell lines. It was also shown that a hybrid virus Ad5/35 is able to infect cells refractory to Ad5, which correlates with receptor expression in these cells. Furthermore, this difference in infection properties extends to cell killing efficiency in case of conditionally replicative viruses. Expression levels of adenoviral receptors CAR, CD46, CD86 and αv-integrins were found to be high both in normal and dilated cardiomyopathy heart tissue. The receptor levels also correlate with transduction efficiency after intracardiac injection. Ad5 showed superior transduction ability compared with Ad5/35, but evoked also a more profound immune reaction when administered this way. Adenoviral gene therapy vectors are the most used delivery vehicles in clinical trials to date. These vectors have proven to be well tolerated and positive results have been obtained when combined with traditional treatments, although poor transduction efficiency has often been reported due to low-level expression of viral receptors on target cells. In spite of this, the results are encouraging and merit for further research.

Analyzing hydraulic head of fluid flow in underground porous medium

Hydraulic head is distributed through a medium with porous aspect. The analysis of hydraulic head from one point to another is used by the Richard's equation. This equation is equivalent to the groundwater ow equation that predicts the volumetric water contents. COMSOL 3.5 is used for computation applying Richard's equation. A rectangle of 100 meters of length and 10 meters of large (depth) with 0,1 m/s fl ux of inlet as source of our fl uid is simulated. The domain have Richards' equation model in two dimension (2D). Hydraulic head increases proportional with moisture content.

Differentiation of Metabolically Distinct Areas within Head and Neck Region using Dynamic 18F-FDG Positron Emission Tomography Imaging

Positron Emission Tomography (PET) using ¹⁸F-FDG is playing a vital role in the diagnosis and treatment planning of cancer. However, the most widely used radiotracer, ¹⁸F-FDG, is not specific for tumours and can also accumulate in inflammatory lesions as well as normal physiologically active tissues making diagnosis and treatment planning complicated for the physicians. Malignant, inflammatory and normal tissues are known to have different pathways for glucose metabolism which could possibly be evident from different characteristics of the time activity curves from a dynamic PET acquisition protocol. Therefore, we aimed to develop new image analysis methods, for PET scans of the head and neck region, which could differentiate between inflammation, tumour and normal tissues using this functional information within these radiotracer uptake areas. We developed different dynamic features from the time activity curves of voxels in these areas and compared them with the widely used static parameter, SUV, using Gaussian Mixture Model algorithm as well as K-means algorithm in order to assess their effectiveness in discriminating metabolically different areas. Moreover, we also correlated dynamic features with other clinical metrics obtained independently of PET imaging. The results show that some of the developed features can prove to be useful in differentiating tumour tissues from inflammatory regions and some dynamic features also provide positive correlations with clinical metrics. If these proposed methods are further explored then they can prove to be useful in reducing false positive tumour detections and developing real world applications for tumour diagnosis and contouring.

Extending the Hydra Head to Create a Pluggable, Extensible Architecture: Diving into the Technology of Hydramata

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

UG2-päivitetyn Hawkin Head-Up Displayn toiminta

UG2-päivitys korvasi vanhan Hawkin mittareita nykyaikaisella Head-Up Displaylla. Tutkielmassa selvitetään kuinka UG2-päivitetyn Hawkin Head-Up Display toimii. Tämä selvitetään tutustumalla laitteen tekniseen toimintaan sekä selvittämällä mitä merkkejä ja arvoja HUD:illa esitetään eri tilanteissa. UG2-päivitys mahdollistaa jatkossa HUD:in merkkien päivittämisen helposti tietokoneen avulla, eikä laitteita tarvitse vaihtaa. Tutkimus on kvalitatiivinen, ja siinä tehdään deskriptiivinen tutkimus yhden laitteen toiminnasta. Tärkeimpinä lähteinä käytetään ilmavoimien omaa materiaalia koskien kyseistä päivitystä ja ohjaajan koulutukseen käytettävää Air Crew Manual (ACM) -ohjekirjaa. Ulkopuolisista lähteistä on selvitetty laitteen teknistä toimintaa ja arvojen sijoitteluun sovittuja sääntöjä ja normeja. Tutkielmassa selviää, että HUD on ensisijaisesti käytettävä näyttö, joka siirtää ohjaajan katseen ulos ohjaamosta. Tekniikka luo haasteita näyttölaitteen koolle, koska arvot heijastetaan ja tarkennetaan äärettömään, luoden ohjaajalle vain pienen kohdan, jossa arvot näkyvät. Merkkien sijainti noudattaa Basic-T -mallia, jolla analogisten mittareiden helppolukuisuus on siirretty HUD:ille. Tutkimuksen mukaan merkkien tulee myös sijaita lähellä toisiaan. Tutkielman johtopäätökset rakentuvat koneiden ja laitteiden yhteensopivuuden ympärille. HUD siirtää ohjaajan katseen ulos koneesta, joten se tuo lisää koulutusmahdollisuuksia. Poistamalla tietoja HUD:ilta lennon aikana, joutuisi ohjaaja tukeutumaan muihin arvoihin ja näköönsä, näin parantaen tilannetietoisuutta. Tämä parantaisi ohjaajan toimintaa kaikissa koneissa, varsinkin laitteiden vikatilanteissa. Lisäksi HUD:in merkit olisi sovitettava yhteen sähköisten varamittareiden, Hawkissa BFI:n kanssa, jotta siitä saataisiin ”mini-HUD”.

Individual Crimes or a Sociological Phenomenon: A Critical discourse analysis of the 2014 Royal Canadian Mounted Police National Operational Overview on missing and murdered Indigenous women in Canada

Pro gradu -tutkielma käsittelee Kanadan poliisivoimien, Royal Canadian Mounted Police (RCMP), vuoden 2014 operationaalista raporttia Kanadan kadonneista ja murhatuista alkuperäiskansojen naisista. Heitä katoaa ja murhataan Kanadassa suhteessa huomattavasti enemmän kuin muita naisia. Aihe on hyvin ajankohtainen sekä kriittinen ja siihen on paikallisten organisaatioiden lisäksi kiinnittänyt huomiota mm. Amnesty International ja Yhdistyneet Kansakunnat. Tilannetta pidetään jo ihmisoikeuskriisinä ja sen puolesta puhuminen voidaan nähdä osana laajempaa kansannousua alkuperäiskansojen oikeuksien puolesta. Kanadan hallitusta sekä poliisivoimia on syytetty välinpitämättömyydestä ja rasismista, poliiseja jopa väkivallasta alkuperäiskansojen naisia kohtaan. Kanadan hallitus ei myönnä ongelman olevan sosiologinen ilmiö, vaan pääministerin mukaan naisten katoamiset ja murhat ovat yksittäisiä rikoksia. Tilanteen taustalla on laajempi ongelma, joka juontaa juurensa kolonialismista, alkuperäiskansojen pakkokoulutuksesta ja heidän kulttuurinsa sekä identiteettinsä tuhoamisesta. Ennakkoluulot ja stereotypiat elävät yhä vahvana luoden heikon aseman alkuperäiskansojen edustajille ja tässä tapauksessa erityisesti naisille, joita myös usein syytetään omista ongelmistaan. Tutkielma selvittää, onko tämä operationaalinen raportti eriarvoisuutta, stereotypioita sekä ennakkoluuloja ylläpitävä ja tukeeko se näkemystä sosiologisesta ilmiöstä. Poliisivoimat ovat yhteiskunnassa vaikutusvaltaisessa asemassa ja voivat edesauttaa, jatkaa ja voimistaa syrjivää ajattelua, käytöstä ja viestintää. Vaikka he myös ajavat alkuperäiskansojen etuja, tulee heidän toimintaansa ja täten tätä kyseistä raporttia tarkastella kriittisesti. Tutkielma keskittyy kriittiseen diskurssianalyysiin (Fairclough 1995, Wodak & Meyer 2009). Raportin teksti ei ole avoimesti diskriminoivaa ja keskittyy tilastojen ja lukujen raportointiin sekä vertailuun, luoden samalla kuvan asianomaisista sekä tilanteesta yleisesti. Makroanalyysi (van Dijk 1977, 1980) mahdollistaa korkeamman tason ajatusten ja ideoiden esille tuonnin paljastaen ns. rivien välistä löytyvän viestinnän. Näistä makroanalyysin tuloksista etsitään erilaisia diskurssistrategioita (Reisigl & Wodak 2001), joiden avulla luodaan mm. kuva positiivisesta itsestä ja negatiivisesta toisesta. Näitä tuloksia tuetaan lyhyellä multimodaalisella analyysillä, joka keskittyy lähinnä raportin kahteen kuvaan (Kress & van Leeuwen 2006). Lopuksi tuloksista keskustellaan suhteessa yhteiskunnan valtasuhteisiin (Foucault 1976), rasismiin ja seksismiin. Analyysin perusteella raportti on selkeästi diskriminoiva. Se tuo esiin vanhoja stereotypioita ja ennakkoluuloja, esittää tilanteen alkuperäiskansojen sisäisenä ongelmana, jättää mainitsematta tilanteen taustat ja luo hyvin positiivisen kuvan poliisivoimista (RCMP). Tällä tavoin se ylläpitää yhteiskunnan epätasapainoisia valtasuhteita ja alkuperäiskansojen naisten heikompaa ja marginalisoitua asemaa. Raportti todistaa kuinka syvällä Kanadan yhteiskunnassa jopa institutionaalisella tasolla nämä ajatukset piilevät, sillä diskriminaatio ulottuu tapausten syistä niiden käsittelyyn ja raportointiin. Tilanne on huolestuttava ja voidaan nähdä sosiologisena ilmiönä. Poliisivoimien tulisi lisätä sisäistä koulutusta asian suhteen sekä hallituksen tutkia tätä ilmiönä ja paneutua sen selvittämiseen laaja-alaisesti ja läpinäkyvästi.

Individual Crimes or a Sociological Phenomenon: A Critical discourse analysis of the 2014 Royal Canadian Mounted Police National Operational Overview on missing and murdered Indigenous women in Canada

Pro gradu -tutkielma käsittelee Kanadan poliisivoimien, Royal Canadian Mounted Police (RCMP), vuoden 2014 operationaalista raporttia Kanadan kadonneista ja murhatuista alkuperäiskansojen naisista. Heitä katoaa ja murhataan Kanadassa suhteessa huomattavasti enemmän kuin muita naisia. Aihe on hyvin ajankohtainen sekä kriittinen ja siihen on paikallisten organisaatioiden lisäksi kiinnittänyt huomiota mm. Amnesty International ja Yhdistyneet Kansakunnat. Tilannetta pidetään jo ihmisoikeuskriisinä ja sen puolesta puhuminen voidaan nähdä osana laajempaa kansannousua alkuperäiskansojen oikeuksien puolesta. Kanadan hallitusta sekä poliisivoimia on syytetty välinpitämättömyydestä ja rasismista, poliiseja jopa väkivallasta alkuperäiskansojen naisia kohtaan. Kanadan hallitus ei myönnä ongelman olevan sosiologinen ilmiö, vaan pääministerin mukaan naisten katoamiset ja murhat ovat yksittäisiä rikoksia. Tilanteen taustalla on laajempi ongelma, joka juontaa juurensa kolonialismista, alkuperäiskansojen pakkokoulutuksesta ja heidän kulttuurinsa sekä identiteettinsä tuhoamisesta. Ennakkoluulot ja stereotypiat elävät yhä vahvana luoden heikon aseman alkuperäiskansojen edustajille ja tässä tapauksessa erityisesti naisille, joita myös usein syytetään omista ongelmistaan. Tutkielma selvittää, onko tämä operationaalinen raportti eriarvoisuutta, stereotypioita sekä ennakkoluuloja ylläpitävä ja tukeeko se näkemystä sosiologisesta ilmiöstä. Poliisivoimat ovat yhteiskunnassa vaikutusvaltaisessa asemassa ja voivat edesauttaa, jatkaa ja voimistaa syrjivää ajattelua, käytöstä ja viestintää. Vaikka he myös ajavat alkuperäiskansojen etuja, tulee heidän toimintaansa ja täten tätä kyseistä raporttia tarkastella kriittisesti. Tutkielma keskittyy kriittiseen diskurssianalyysiin (Fairclough 1995, Wodak & Meyer 2009). Raportin teksti ei ole avoimesti diskriminoivaa ja keskittyy tilastojen ja lukujen raportointiin sekä vertailuun, luoden samalla kuvan asianomaisista sekä tilanteesta yleisesti. Makroanalyysi (van Dijk 1977, 1980) mahdollistaa korkeamman tason ajatusten ja ideoiden esille tuonnin paljastaen ns. rivien välistä löytyvän viestinnän. Näistä makroanalyysin tuloksista etsitään erilaisia diskurssistrategioita (Reisigl & Wodak 2001), joiden avulla luodaan mm. kuva positiivisesta itsestä ja negatiivisesta toisesta. Näitä tuloksia tuetaan lyhyellä multimodaalisella analyysillä, joka keskittyy lähinnä raportin kahteen kuvaan (Kress & van Leeuwen 2006). Lopuksi tuloksista keskustellaan suhteessa yhteiskunnan valtasuhteisiin (Foucault 1976), rasismiin ja seksismiin. Analyysin perusteella raportti on selkeästi diskriminoiva. Se tuo esiin vanhoja stereotypioita ja ennakkoluuloja, esittää tilanteen alkuperäiskansojen sisäisenä ongelmana, jättää mainitsematta tilanteen taustat ja luo hyvin positiivisen kuvan poliisivoimista (RCMP). Tällä tavoin se ylläpitää yhteiskunnan epätasapainoisia valtasuhteita ja alkuperäiskansojen naisten heikompaa ja marginalisoitua asemaa. Raportti todistaa kuinka syvällä Kanadan yhteiskunnassa jopa institutionaalisella tasolla nämä ajatukset piilevät, sillä diskriminaatio ulottuu tapausten syistä niiden käsittelyyn ja raportointiin. Tilanne on huolestuttava ja voidaan nähdä sosiologisena ilmiönä. Poliisivoimien tulisi lisätä sisäistä koulutusta asian suhteen sekä hallituksen tutkia tätä ilmiönä ja paneutua sen selvittämiseen laaja-alaisesti ja läpinäkyvästi.