Coarse Global Visual Localization of a Mobile Robot

Localization, which is the ability of a mobile robot to estimate its position within its environment, is a key capability for autonomous operation of any mobile robot. This thesis presents a system for indoor coarse and global localization of a mobile robot based on visual information. The system is based on image matching and uses SIFT features as natural landmarks. Features extracted from training images arestored in a database for use in localization later. During localization an image of the scene is captured using the on-board camera of the robot, features are extracted from the image and the best match is searched from the database. Feature matching is done using the k-d tree algorithm. Experimental results showed that localization accuracy increases with the number of training features used in the training database, while, on the other hand, increasing number of features tended to have a negative impact on the computational time. For some parts of the environment the error rate was relatively high due to a strong correlation of features taken from those places across the environment.

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.

Supervised localimage feature detection

This thesis is about detection of local image features. The research topic belongs to the wider area of object detection, which is a machine vision and pattern recognition problem where an object must be detected (located) in an image. State-of-the-art object detection methods often divide the problem into separate interest point detection and local image description steps, but in this thesis a different technique is used, leading to higher quality image features which enable more precise localization. Instead of using interest point detection the landmark positions are marked manually. Therefore, the quality of the image features is not limited by the interest point detection phase and the learning of image features is simplified. The approach combines both interest point detection and local description into one phase for detection. Computational efficiency of the descriptor is therefore important, leaving out many of the commonly used descriptors as unsuitably heavy. Multiresolution Gabor features has been the main descriptor in this thesis and improving their efficiency is a significant part. Actual image features are formed from descriptors by using a classifierwhich can then recognize similar looking patches in new images. The main classifier is based on Gaussian mixture models. Classifiers are used in one-class classifier configuration where there are only positive training samples without explicit background class. The local image feature detection method has been tested with two freely available face detection databases and a proprietary license plate database. The localization performance was very good in these experiments. Other applications applying the same under-lying techniques are also presented, including object categorization and fault detection.

Nanoparticle-Assisted Immunoassays for Point-of-Care Testing - With Specific Interest in Minimally Interference-Prone Assays for Cardiac Troponin I

Cardiac troponins (cTn) I and T are the current golden standard biochemical markers in the diagnosis and risk stratification of patients with suspected acute coronary syndrome. During the past few years, novel assays capable of detecting cTn‐concentrations in >50% of apparently healthy individuals have become readily available. With the emerging of these high sensitivity cTn assays, reductions in the assay specificity have caused elevations in the measured cTn levels that do not correlate with the clinical picture of the patient. The increased assay sensitivity may reveal that various analytical interference mechanisms exist. This doctoral thesis focused on developing nanoparticle‐assisted immunometric assays that could possibly be applied to an automated point‐of‐care system. The main objective was to develop minimally interference‐prone assays for cTnI by employing recombinant antibody fragments. Fast 5‐ and 15‐minute assays for cTnI and D‐dimer, a degradation product of fibrin, based on intrinsically fluorescent nanoparticles were introduced, thus highlighting the versatility of nanoparticles as universally applicable labels. The utilization of antibody fragments in different versions of the developed cTnI‐assay enabled decreases in the used antibody amounts without sacrificing assay sensitivity. In addition, the utilization of recombinant antibody fragments was shown to significantly decrease the measured cTnI concentrations in an apparently healthy population, as well as in samples containing known amounts of potentially interfering factors: triglycerides, bilirubin, rheumatoid factors, or human anti‐mouse antibodies. When determining the specificity of four commercially available antibodies for cTnI, two out of the four cross‐reacted with skeletal troponin I, but caused crossreactivity issues in patient samples only when paired together. In conclusion, the results of this thesis emphasize the importance of careful antibody selection when developing cTnI assays. The results with different recombinant antibody fragments suggest that the utilization of antibody fragments should strongly be encouraged in the immunoassay field, especially with analytes such as cTnI that require highly sensitive assay approaches.

Development of advanced silicon radiation detectors for harsh radiation environment

This thesis describes the development of advanced silicon radiation detectors and their characterization by simulations, used in the work for searching elementary particles in the European Organization for Nuclear Research, CERN. Silicon particle detectors will face extremely harsh radiation in the proposed upgrade of the Large Hadron Collider, the future high-energy physics experiment Super-LHC. The increase in the maximal fluence and the beam luminosity up to 1016 neq / cm2 and 1035 cm-2s-1 will require detectors with a dramatic improvement in radiation hardness, when such a fluence will be far beyond the operational limits of the present silicon detectors. The main goals of detector development concentrate on minimizing the radiation degradation. This study contributes mainly to the device engineering technology for developing more radiation hard particle detectors with better characteristics. Also the defect engineering technology is discussed. In the nearest region of the beam in Super-LHC, the only detector choice is 3D detectors, or alternatively replacing other types of detectors every two years. The interest in the 3D silicon detectors is continuously growing because of their many advantages as compared to conventional planar detectors: the devices can be fully depleted at low bias voltages, the speed of the charge collection is high, and the collection distances are about one order of magnitude less than those of planar technology strip and pixel detectors with electrodes limited to the detector surface. Also the 3D detectors exhibit high radiation tolerance, and thus the ability of the silicon detectors to operate after irradiation is increased. Two parameters, full depletion voltage and electric field distribution, is discussed in more detail in this study. The full depletion of the detector is important because the only depleted area in the detector is active for the particle tracking. Similarly, the high electric field in the detector makes the detector volume sensitive, while low-field areas are non-sensitive to particles. This study shows the simulation results of full depletion voltage and the electric field distribution for the various types of 3D detectors. First, the 3D detector with the n-type substrate and partial-penetrating p-type electrodes are researched. A detector of this type has a low electric field on the pixel side and it suffers from type inversion. Next, the substrate is changed to p-type and the detectors having electrodes with one doping type and the dual doping type are examined. The electric field profile in a dual-column 3D Si detector is more uniform than that in the single-type column 3D detector. The dual-column detectors are the best in radiation hardness because of their low depletion voltages and short drift distances.

3D Stripixel Detectors Simulation

Solid-state silicon detectors have replaced conventional ones in almost all recent high-energy physics experiments. Pixel silicon sensors don't have any alternative in the area near the interaction point because of their high resolution and fast operation speed. However, present detectors hardly withstand high radiation doses. Forthcoming upgrade of the LHC in 2014 requires development of a new generation of pixel detectors which will be able to operate under ten times increased luminosity. A planar fabrication technique has some physical limitations; an improvement of the radiation hardness will reduce sensitivity of a detector. In that case a 3D pixel detector seems to be the most promising device which can overcome these difficulties. The objective of this work was to model a structure of the 3D stripixel detector and to simulate electrical characteristics of the device. Silvaco Atlas software has been used for these purposes. The structures of single and double sided dual column detectors with active edges were described using special command language. Simulations of these detectors have shown that electric field inside an active area has more uniform distribution in comparison to the planar structure. A smaller interelectrode space leads to a stronger field and also decreases the collection time. This makes the new type of detectors more radiation resistant. Other discovered advantages are the lower full depletion voltage and increased charge collection efficiency. So the 3D stripixel detectors have demonstrated improved characteristics and will be a suitable replacement for the planar ones.

Vuorovaikutuskouluttajana työyhteisöissä

This thesis concerns organizing a workshop about interaction in the various communities represented by Helsinki city's social welfare department. There were seventeen workshops altogether and they were organized in different communities; for example, in a children's daycare centre. The aim was to gain experience in the planning and organizing of these kinds of workshop. The workshops focused on dealing with interactive quetions arising out of the very community which was taking part in the workshop. These questions were discussed and handled using a technique called forum-statues. This means that the problems arising from the community were presented as living pictures to the group. There was also a short theoretical element concerning interactions between people, self-esteem, the different phases in developing a group, and the effects of conflicts in groups. There was a high degree of interest in the research and places were soon filled. The workshops consisted of a warming part with a lot of playing, a deepening part with questions arising out of the group, and a relaxation and feedback part at the end. The basis of the workshop was similar for all seventeen workshops. The athmosphere in workshops was discussive and open. The participants were engouraged to express there opinions and point of views. Feedback from the participantswas very positive. The participants obtained new points of view, according there fellow workers, and the community spirit improved. Shortage of time was, unfortunately, a problem. With more time, it would have been possible to go deeper into the problems of interaction within the community. Ceratinly, the research proved that there would be great demand for this kind of workshop in future.

Wireless Application Test Bed and Simulations for Broadband Mobile Communications Systems

Langattoman laajakaistaisen tietoliikennetekniikan kehittyminen on herättänyt kiinnostuksen sen ammattimaiseen hyödyntämiseen yleisen turvallisuuden ja kriisinhallinnan tarpeisiin. Hätätilanteissa usein olemassa olevat kiinteät tietoliikennejärjestelmät eivät ole ollenkaan käytettävissä tai niiden tarjoama kapasiteetti ei ole riittävä. Tästä syystä on noussut esiin tarve nopeasti toimintakuntoon saatettaville ja itsenäisille langattomille laajakaistaisille järjestelmille. Tässä diplomityössä on tarkoitus tutkia langattomia ad hoc monihyppy -verkkoja yleisen turvallisuuden tarpeiden pohjalta ja toteuttaa testialusta, jolla voidaan demonstroida sekä tutkia tällaisen järjestelmän toimintaa käytännössä. Työssä tutkitaan pisteestä pisteeseen sekä erityisesti pisteestä moneen pisteeseen suoritettavaa tietoliikennettä. Mittausten kohteena on testialustan tiedonsiirtonopeus, lähetysteho ja vastaanottimen herkkyys. Näitä tuloksia käytetään simulaattorin parametreina, jotta simulaattorin tulokset olisivat mahdollisimman aidot ja yhdenmukaiset testialustan kanssa. Sen jälkeen valitaan valikoima yleisen turvallisuuden vaatimusten mukaisia ohjelmia ja sovellusmalleja, joiden suorituskyky mitataan erilaisten reititysmenetelmien alaisena sekä testialustalla että simulaattorilla. Tuloksia arvioidaan ja vertaillaan. Multicast monihyppy -video päätettiin sovelluksista valita tutkimusten pääkohteeksi ja sitä sekä sen ominaisuuksia on tarkoitus myös oikeissa kenttäkokeissa.

Vendor Managed Inventory: the Critical Success Factors from the Manufacturer Point of View

Yritykset ovat pakotettuja erilaisiin yhteistyömuotoihin pärjätäkseen kiristyvässä kilpailussa. Yhteistyösuhteet kulkevat eri nimillä riippuen teollisuuden alasta ja siitä, missä kohtaa toimitusketjua ne toteutuvat, mutta periaatteessa kaikki pohjautuvat samaan ideaan kuin Vendor Managed Inventory (VMI); varastoon jakysyntään liittyvä tieto jaetaan toimitusketjun eri osapuolien kesken, jotta tuotanto, jakelu ja varastonhallinta olisi mahdollista optimoida. Vendor Managed Inventory on ideana yksinkertainen, mutta vaatii onnistuakseen paljon. Perusolettamus on, että toimittajan on kyettävä hallinnoimaan asiakkaan varastoa paremmin kuin asiakas itse. Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista ilman riittävää yhteistyötä, oikeanlaista informaatiota tai sopivia tuoteominaisuuksia. Tämän työn tarkoitus on esitellä kriittiset menestystekijät valmistajan kannalta, kun näkyvyys todelliseen kysyntään on heikko ja kyseessäolevat tuotteet ovat ominaisuuksiltaan toimintamalliin huonosti soveltuvia. VMItoimintamallin soveltuvuus matkapuhelimia valmistavan yrityksen liiketoimintaan, sekä sen vaikutus asiakasyhteistyöhön, kannattavuuteen ja toiminnan tehostamiseen on myös tutkittu.

The structure and development of Russia's food retail sector from the point of view of Finnish food industry

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää Venäjän ruoan vähittäiskaupan rakenne ja sen tuleva kehitys. Tällä hetkellä se on yksi maailman nopeimmin kasvavista markkinoista. Kasvun syynä on korkea öljyn hinta, jokaon kumuloitunut ihmisten palkkoihin. Kuitenkin vaikka tulot kasvavat, ruokaan käytetty osuus tuloista on pysynyt suhteellisen vakaana. Kulutus on siis siirtymässä laadukkaampiin ja arvokkaampiin tuotteisiin Modernien kauppojen osuus markkinoista on vielä pieni, koska Venäjän vähittäiskauppasektori on yhä hajaantunut perinteisiin kauppaformaatteihin kuten kioskeihin, toreille ja pieniin ruokakauppoihin. Kauppaketjut ovat kuitenkin tulossa merkittävämmiksi. Suurin markkina-alue vähittäiskauppiaille on Moskova, mutta tällä hetkellä ketjut laajentavat toimintojaan nopeasti myös muille Venäjän alueille. Parhaat kasvunäkymät ovat alueilla, vaikka Moskovan markkinat eivät olekaan kyllästyneet. Tärkein kasvua rajoittava tekijä Moskovassa on rakennustonttien ja kiinteistöjen saatavuus. Vähittäiskauppamarkkinat lähestyvät kyllästymispistettä, josta seuraa markkinoiden konsolidaatio. Tämä prosessi on jo alkanut, mutta kovin paljon yritysostoja ei ole vielätehty. Toistaiseksi kauppaketjut ovat tyytyneet muodostamaan alliansseja. Ketjut pyrkivät parantamaan asemaansa hintaneuvotteluissa muodostamalla osto-alliansseja, luomalla omia brändejä ja käyttämällä alueellista laajentumista lyömäaseena. Jotta ruoan tuottaja pääsisi myös alueellisille markkinoille, on sen ehkä suostuttava myymään tuotteitaan edullisempaan hintaan. Tavarantoimittajat ovat vahvassa asemassa silloin, kun heillä on toimiva jakeluverkko, kyky JIT-toimituksiin,kunnollinen dokumentaatiokäytäntö, vahva brändi ja edullinen hinta. Ns. listausmaksun suuruus voi määrittää tuottajan tuotteilleen saaman hyllytilan koon.

Unlicensed Mobile Access Concept from Testing Point of View

Viime vuosikymmenien aikana kommunikaatioteknologiat ovat kehittyneet erittäin paljon. Uusia verkkoja, liityntätekniikoita, protokollia ja päätelaitteita on luotu alati kehittyvällä vauhdilla, eikä hidastumisen merkkejä ole näkyvissä. Varsinkin mobiilisovellukset ovat kasvattaneet markkinaosuuksiaan viime aikoina. Unlicensed MobileAccess (UMA) on uusi liityntätekniikka mobiilipäätelaitteille, joka mahdollistaa liitynnän GSM- runkoverkkoon WLAN- tai Bluetooth - tekniikoiden avulla. Tämä diplomityö keskittyy UMAan liittyviin teknologioihin, joita tarkastellaan lähemmin ensimmäisissä kappaleissa. Tavoitteena on esitellä, mitä UMA merkitsee, ja kuinka eri tekniikoita voidaan soveltaa sen toteutuksissa. Ennenkuin uusia teknologioita voidaan soveltaa kaupallisesti, täytyy niiden olla kokonaisvaltaisesti testattuja. Erilaisia testausmenetelmiä sovelletaan laitteistonja ohjelmiston testaukseen, mutta tavoite on kuitenkin sama, eli vähentää testattavan tuotteen epäluotettavuutta ja lisätä sen laatua. Vaikka UMA käsittääkin pääasiassa jo olemassa olevia tekniikoita, tuo se silti mukanaan uuden verkkoelementin ja kaksi uutta kommunikaatioprotokollaa. Ennen kuin mitään UMAa tukevia ratkaisuja voidaan tuoda markkinoille, monia erilaisia testausmenetelmiä on suoritettava, jotta varmistutaan uuden tuotteen oikeasta toiminnallisuudesta. Koska tämä diplomityö käsittelee uutta tekniikkaa, on myös testausmenetelmien yleisen testausteorian käsittelemiselle varattu oma kappale. Kappale esittelee erilaisia testauksen näkökulmia ja niihin perustuen rakennetaan myös testausohjelmisto. Tavoitteena on luoda ohjelmisto, jota voidaan käyttää UMA-RR protokollan toiminnan varmentamiseen kohdeympäristössä.

Karttakeppiä vai porkkanaa? Henkilöstön sitouttaminen organisaatiomuutokseen Case: Etelä-Karjalan ammattiopisto

Tutkimuksessa selvitetään ja arvioidaan Etelä-Karjalan ammattiopiston yhdistymisten toteuttamista ja henkilöstön sitouttamista organisaatio-muutokseen. Muutosprosessissa on keskitytty ensisijaisesti tavoitteisiin, johtamiseen, viestintään ja henkilöstön sitouttamiseen. Sitouttamista on tarkasteltu sekä oppilaitoksen johdon että opettajien kokemusten näkökulmasta. Tutkimus toteutettiin laadullisena teemahaastatteluna. Haastateltavina olivat kuntayhtymän (hallinnon), oppilaitoksen johdon ja opettajien edustajat. Muutoksen tavoitteet on oltava kaikilleorganisaation jäsenille selvät ja oman työn kannalta merkittävät, jotta muutokseen voi lähteä mukaan. Tämä on mahdollista, jos viestintä on mukana muutoksen jokaisessa vaiheessa vuorovaikutteisena ja luottamusta kasvattavana prosessina. Muutokseen sitoutumiseen vaikuttavia tekijöitä ovat lisäksi työtyytyväisyys, palaute ja johtajuus. Hyvä muutosjohtaja on aidosti kiinnostunut alaistensa työstä, kuuntelee alaisiaan ja on läsnä työntekijän arjessa.

Pankkitoiminnan riskienhallinta ja riskienhallintaraportointi Puolassa

Tutkimuksessa tarkastellaan julkisesti noteerattujen pankkien riskienhallintaraportoinnin nykykäytäntöä Puolassa. Tutkimus jakaantuu kahteen osaan: Tutkimuksen ensimmäisessä osassa esitellään pankkitoimintaa, pankkitoiminnan riskejä ja riskienhallintaa. Pankkitoiminnan riskejä ovat luotto- ja markkinariskit, lisäksi puhutaan operatiivisista ja ympäristöriskeistä. Tutkimuksen toisessa osassa selvitetään ja kuvataan sitä, millaista on tutkimuksen kohdeyritysten riskienhallinta ja riskienhallintaraportointi, tutkimuksen tarkoituksena on myös verrata pankkien riskienhallintaraportointia keskenään. Tutkimuksen kohteena on 13 Varsovan pörssissä listattua pankkia. Tutkimusaineistona käytetään näiden pankkien vuoden 2005 vuosikertomuksia. Kysymyksessä on laadullinen tapaustutkimus, jolle on tyypillistä kuvaileva ja selittävä tutkimusote. Aineiston analyysimenetelmänä on käytetty pattern matchingiä, jonka avulla tutkitaan aineistosta löytyviä riskienhallintaraportoinnin osatekijöitä/indikaattoreita ja verrataan niitä oletettuihin malleihin. Tutkittujen riskienhallintaraporttien perusteella voidaan todeta, että pankkitoiminnan ydinriskeistä: luotto-, korko-, valuutta- ja likviditeettiriskeistä raportoidaan hyvin. Sen sijaan puutteita löytyy operatiivisten ja ympäristöriskien raportoinnista. Suurin osa pankeista raportoi operatiivisista riskeistä, mutta raportointi on pintapuolista ja analysointi puuttuu. Ympäristöriskeistä raportointi ei ole yleistä. Raportoinnin laajuus ja informatiivisuus vaihtelevat pankkien kesken: Suuret, kansainväliset pankkikonsernit raportoivat riskeistään laajasti ja informatiivisesti, kun taas pienemmillä, kansallisilla pankeilla raportointi jää usean pankin kohdalla suppeaksi. Syitä raportoinnin eroille on monia: Yksi syistä on IFRS-standardien vakiintumaton käyttö pienimmillä, kansallisilla pankeilla verrattuna kansainvälisiin pankkikonserneihin. Kansainvälisillä pankkikonserneilla on paremmat valmiudet raportoida riskienhallinnastaan verrattuna pienimpiin pankkeihin, jotka julkaisivat tilinpäätöksensä ensimmäistä kertaa IFRS-standardien mukaisesti vuonna 2005. Yhtenä selittävänä tekijänäraportoinnin eroille voidaan myös mainita omistuspohja: sijoittajainformaation merkitys on korostunut erityisesti organisaatioissa, joissa on laaja, kansainvälinen omistuspohja. Sen sijaan valtio-omisteisessa yrityksessä sijoittajainformaation merkitys on vähäisempi. Myös yrityskulttuuri vaikuttaa siihen, missä laajuudessa, ja mitä tietoa yritys antaa julkisuuteen. Pankit ovat myös tarkkoja maineestaan, mitä tietoa voidaan julkaista ja mitä vaikutuksia tiedon julkaisemisellaon yrityskuvaan. Sen sijaan pankin koolla ei välttämättä ole vaikutusta riskienhallintaraportoinnin laajuuteen ja informatiivisuuteen.

Sähköisen hankintatyökalun kehittäminen ja käyttöönotto. Case: Inex Partners Oy

Internetin yleistyminen on luonut uudenlaiset puitteet yritysten väliselle sähköiselle kaupankäynnille. Vanhat EDI-pohjaiset järjestelmät koetaan kalliiksi ja sitoviksi ja niiden sijasta rakennetaan www-teknologiaan pohjautuvia järjestelmiä. Tämän pro gradu-tutkielman tarkoituksena oli kuvata mahdollisimman tarkkaan erään web-pohjaisen hankintatyökalun kehittämis- ja käyttöönottoprojekti sekä arvioida sen onnistumista sekä käyttöönoton vaikutuksia. Case yrityksenä tutkielmassa toimii valikoima- ja logistiikkayhtiö Inex Partners Oy. Tutkielma on luonteeltaan toimintatutkimus, sillä tutkija on osa tutkimuskohdetta. Työn teoriaosassa käsitellään hankintatoimen strategiaa toimittajien valinnan ja toimittajasuhteiden hallinnan näkökulmasta. Tämän jälkeen esitellään sähköistä kaupankäyntiä ja sen hankintatoimelle tarjoamia sovelluksia. Kehitysprojektin tuotoksena syntyi sähköinen SRM-toimittajaportaali, joka mahdollistaa tarjouspyyntöjen lähettämisen ja vastaanottamisen Inexin ja tavarantoimittajien välillä. Portaali on integroitu Inexin toiminnanohjausjärjestelmään (ERP) siten, että tarjouspyyntöjen perusteella muodostuneet ostotilaukset siirtyvät järjestelmästä toiseen. Tutkielman johtopäätöksinä esitetään, että läpikäyty kehitysprojekti oli lähtökohtaisesti oikeintoteutettu ja yrityksen strategian mukainen. Tuotoksena saadun toimittajaportaalin istuvuutta tuoteryhmän hankintastrategiaan ei kuitenkaan oltu otettu tarpeeksi huomioon. Teknisen toteutuksen monimutkaisuus asettaa myös haasteensa työkalun käytölle. Jatkokehitystarpeiksi puolestaan esitetään portaalin räätälöimistä Inexin muiden tuoteryhmien hankinnan tueksi sekä portaalin huutokauppa- toiminnallisuuden kehittämistä ja käyttöönotttoa.