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.

Mobile robot localization using sonar ranging and wlan intensity maps

 Main goal of this thesis was to implement a localization system which uses sonars and WLAN intensity maps to localize an indoor mobile robot. A probabilistic localization method, Monte Carlo Localization is used in localization. Also the theory behind probabilistic localization is explained. Two main problems in mobile robotics, path tracking and global localization, are solved in this thesis. Implemented system can achieve acceptable performance in path tracking. Global localization using WLAN received signal strength information is shown to provide good results, which can be used to localize the robot accurately, but also some bad results, which are no use when trying to localize the robot to the correct place. Main goal of solving ambiguity in office like environment is achieved in many test cases.

Multi-sensor Simultaneous Localization and Mapping

Simultaneous localization and mapping(SLAM) is a very important problem in mobile robotics. Many solutions have been proposed by different scientists during the last two decades, nevertheless few studies have considered the use of multiple sensors simultane¬ously. The solution is on combining several data sources with the aid of an Extended Kalman Filter (EKF). Two approaches are proposed. The first one is to use the ordinary EKF SLAM algorithm for each data source separately in parallel and then at the end of each step, fuse the results into one solution. Another proposed approach is the use of multiple data sources simultaneously in a single filter. The comparison of the computational com¬plexity of the two methods is also presented. The first method is almost four times faster than the second one.

Molecular genetics of the immotile short tail sperm defect

Hedelmättömyyttä aiheuttavan siittiöiden puolihäntävian molekyyligenetiikka Suomalaisissa Yorkshire karjuissa yleistyi 1990-luvun lopulla autosomaalisesti ja resessiivisesti periytyvä hedelmättömyyttä aiheuttava siittiöiden puolihäntävika (ISTS, immotile short tail sperm). Sairaus aiheuttaa normaalia lyhyemmän ja täysin liikkumattoman siittiön hännän muodostuksen. Muita oireita sairailla karjuilla ei ole havaittu ja emakot ovat oireettomia. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa siittiöiden puolihäntävian aiheuttava geenivirhe ja kehittää DNA-testi markkeri- ja geeniavusteiseen valintaan. Koko genomin kartoituksessa vian aiheuttava alue paikannettiin sian kromosomiin 16. Paikannuksen perusteella kahden geenimerkin haplotyyppi kehitettiin käytettäväksi markkeri-avusteisessa valinnassa. Sairauteen kytkeytyneen alueen hienokartoitusta jatkettiin geenitestin kehittämiseksi kantajadiagnostiikkaan. Vertailevalla kartoituksella oireeseen kytkeytynyt alue paikannettiin 2 cM:n alueelle ihmisen kromosomiin viisi (5p13.2). Tällä alueella sijaitsevia geenejä vastaavista sian sekvensseistä löydetyn muuntelun perusteella voitiin tarkentaa sairauteen kytkeytyneitä haplotyyppejä. Haplotyyppien perusteella puolihäntäoireeseen kytkeytynyt alue rajattiin kahdeksan geenin alueelle ihmisen geenikartalla. Alueelle paikannetun kandidaattigeenin (KPL2) sekvensointi paljasti introniin liittyneen liikkuvan DNA-sekvenssin, Line-1 retroposonin. Tämä retroposoni muuttaa geenin silmikointia siten, että sitä edeltävä eksoni jätetään pois tai myös osa introni- ja inserttisekvenssiä liitetään geenin mRNA tuotteeseen. Molemmissa tapauksissa tuloksena on lyhentynyt KPL2 proteiini. Tähän retroposoni-inserttiin perustuva geenitesti on ollut sianjalostajien käytössä vuodesta 2006. KPL2 geenin ilmenemisen tarkastelu sialla ja hiirellä paljasti useita kudosspesifisiä silmikointimuotoja. KPL2 geenin pitkä muoto ilmenee pääasiassa vain kiveksessä, mikä selittää geenivirheen aiheuttamat erityisesti siittiön kehitykseen liittyvät oireet. KPL2 proteiinin ilmeneminen hiiren siittiön hännän kehityksen aikana ja mahdollinen yhteistoiminta IFT20 proteiinin kanssa viittaavat tehtävään proteiinien kuljetuksessa siittiön häntään. Mahdollisen kuljetustehtävän lisäksi KPL2 saattaa toimia myös siittiön hännän rakenneosana, koska se paikannettiin valmiin siittiön hännän keskiosaan. Lisäksi KPL2 proteiini saattaa myös toimia Golgin laitteessa sekä Sertolin solujen ja spermatidien liitoksissa, mutta nämä havainnot kuitenkin vaativat lisätutkimuksia. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että KPL2 geeni on tärkeä siittiön hännän kehitykselle ja sen rakennemuutos aiheuttaa siittiöiden puolihäntäoireen suomalaisilla Yorkshire karjuilla. KPL2 proteiinin ilmeneminen ja paikannus siittiön kehityksen aikana antaa viitteitä proteiinin toiminnasta. Koska KPL2 geenisekvenssi on erittäin konservoitunut, nämä tulokset tuovat uutta tietoa kaikkien nisäkkäiden siittiöiden kehitykseen ja urosten hedelmättömyyteen syihin.

Identification and characterization of new genes and pathways regulating spermatogonial cell fate

Spermatogenesis, i.e sperm production in the seminiferous tubules of the testis, is a complex process that takes over one month to complete. Life-long ability of sperm production ultimately lies in a small population of undifferentiated cells, called spermatogonial stem cells (SSCs). These cells give rise to differentiating spermatogonia, which are committed to mature into spermatozoa. SSCs represent a heterogeneous population of cells and many aspects of their basic biology are still unknown. Understanding the mechanisms behind the cell fate decision of these cells is important to gain more insights into the causes of infertility and testis cancer. In addition, an interesting new aspect is the use of testis-derived stem cells in regenerative medicine. Our data demonstrated that adult mouse testis houses a population of Nanog-expressing spermatogonia. Based on mRNA and protein analysis these cells are enriched in stage XII of the mouse seminiferous epithelial cycle. The cells derived from this stage have the highest capacity to give rise to ES cell-like cells which express Oct4 and Nanog. These cells are under tight non- GDNF regulation but their fate can be dictated by activating p21 signalling. Comparative studies suggested that these cells are regulated like ES cells. Taken together these data imply that pluripotent cells are present in the adult mammalian testis. CIP2A (cancerous inhibitor of PP2A) has been associated with tumour aggressiveness and poor prognosis. In the testis it is expressed by the descendants of stem cells, i.e. the spermatogonial progenitor cells. Our data suggest that CIP2A acts upstream of PLZF and is needed for quantitatively normal spermatogenesis. Classification of CIP2A as a cancer/testis gene makes it an attractive target for cancer therapy. Study on the CIP2A deficient mouse model demonstrates that systemic inhibition of CIP2A does not severely interfere with growth and development or tissue or organ function, except for the spermatogenic output. These data demonstrate that CIP2A is required for quantitatively normal spermatogenesis. Hedgehog (Hh) signalling is involved in the development and maintenance of many different tissues and organs. According to our data, Hh signalling is active at many different levels during rat spermatogenesis: in spermatogonia, spermatocytes and late elongating spermatids. Localization of Suppressor of Fused (SuFu), the negative regulator of the pathway, specifically in early elongating spermatids suggests that Hh signalling needs to be shut down in these cells. Introduction of Hh signalling inhibitor resulted in an increase in germ cell apoptosis. Follicle-stimulating hormone (FSH) and inhibition of receptor tyrosine kinases resulted in down-regulation of Hh signalling. These data show that Hh signalling is under endocrine and paracrine control and it promotes germ cell survival.

Localization, Frequency, and Functions of Filled Pauses: Five American Politicians’ Use of er and erm in the Talk Show Larry King Live

Tämän pro gradu– tutkielman tavoitteena oli testata täytettyjen taukojen (er ja erm) esiintymistiheyttä, sijaintia kieliopillisessa rakenteessa sekä funktioita Kjellmerin (2003) korpus-tutkimuksessa. Materiaalina käytin viiden yhdysvaltalaisen poliitikon puhetta keskusteluohjelmasta Larry King Live. Tutkimuksessani sovelsin Kjellmerin tutkimusmenetelmiä, joita muokkasin huomattavasti suppeampaan materiaaliini sopiviksi. Lähestymistapani oli täten induktiivinen toisin kuin testatussa tutkimuksessa. Materiaalini oli tarkoituksellisesti rajattu, sillä halusin selvittää, kuvaavatko Kjellmerin laajaan materiaaliin perustuvat tutkimustulokset myös täytettyjen taukojen käyttöä suppeammassa materiaalissa. Materiaalini (kokonaisuudessaan 101 minuuttia) transkriboin ortografisesti. Analyysissäni arvioin täytettyjen taukojen esiintymistiheyden puhujakohtaisesti ja koko ryhmälle suhteuttamalla täytettyjen taukojen lukumäärän kokonaissanamäärään. Tämän jälkeen tein perinteisen kielioppianalyysin rakenteista, joita edeltää tai joissa esiintyy täytetty tauko, ja täytettyjen taukojen sijainnin perusteella luokittelin ne sana-, lauseke-, ja lausetasolle. Lopuksi analysoin täytettyjen taukojen käyttöä soveltaen Kjellmerin ehdottamia funktioita (hesitaatio, vuorottelujäsennyksen merkitseminen, huomion herättäminen ja kontaktin luominen, korostus ja korjaus) ja niiden piirteitä omaan materiaaliini. Tutkimukseni perusteella täytetyt tauot esiintyvät tutkitun viiden poliitikon puheessa suhteellisen usein. Puhujakohtaiset eroavaisuudet olivat kuitenkin huomattavat. Kieliopillisen luokitteluni mukaan sana-, lauseke- ja lausetasot eivät täysin kuvaa täytettyjen taukojen sijoittumista, sillä täytetyt tauot edelsivät mm. määre-lauseita, jotka eivät vastaa lausetasoa englannin kielessä. Materiaalini funktioanalyysi osoitti, että täytetyt tauot yleensä vastaavat yhtä tai useampaa Kjellmerin ehdottamaa funktioita. Lisäksi tutkimukseni mukaan täytetyillä tauoilla on ainakin yksi rakenteellinen funktio. Analyysini perusteella Kjellmerin tutkimustulokset ovat siis pääosin sovellettavissa suppeampaan materiaaliin. Puutteiksi hänen tutkimuksessaan osoittautuivat funktioanalyysille tärkeän kontekstuaalisen informaation puute sekä keskittyminen täytettyihin taukoihin, jotka esiintyvät vain tietyissä kielioppirakenteissa. Yleisesti voin tutkimukseni pohjalta todeta, että täytetyt tauot ovat vielä vajaasti tunnettuja ja että kieliopillisen sijoituksen ja funktioiden lisätutkimus on tarpeellista.

Regulation of epidermal tight junctions by calcium ATPases and p38

The epidermis is the upper layer of the skin and keratinocytes are its most abundant cells. Tight junctions are cell junctions located in the granular layer of the epidermis. They maintain the polarity of the cells and regulate the movement of water-soluble molecules. Epidermal tight junctions may lose their integrity when there are defects in intercellular calcium regulation. Hailey-Hailey and Darier´s disease are dominantly inherited, blistering skin diseases. Hailey-Hailey disease is caused by mutations in the ATP2C1 gene encoding a calcium/manganese ATPase SPCA1 of the Golgi apparatus. Darier´s disease is caused by mutations in the ATP2A2 gene encoding a calcium ATPase SERCA2 of the endoplasmic reticulum. p38 regulates the differentiation of keratinocytes. The overall regulation of epidermal tight junctions is not well understood. The present study examined the regulation of tight junctions in the human epidermis with a focus on calcium ATPases and p38. Skin from Hailey-Hailey and Darier´s disease patients was studied by using immunofluorescence labeling which targeted intercellular junction proteins. Transepidermal water loss was also measured. ATP2C1 gene expression was silenced in cultured keratinocytes, by siRNA, which modeled Hailey-Hailey disease. Expression of intercellular junction proteins was studied at the mRNA and protein levels. Squamous cell carcinoma and normal human keratinocytes were used as a model for impaired and normal keratinocyte differentiation, and the role of p38 isoforms alpha and delta in the regulation of intercellular junction proteins was studied. Both p38 isoforms were silenced by adenovirus cell transduction, chemical inhibitors or siRNA and keratinocyte differentiation was assessed. The results of this thesis revealed that: i.) intercellular junction proteins are expressed normally in acantholytic skin areas of patients with Hailey-Hailey or Darier´s disease but the localization of ZO-1 expanded to the stratum spinosum; ii.) tight junction proteins, claudin-1 and -4, are regulated by ATP2C1 in non-differentiating keratinocytes; and iii.) p38 delta regulates the expression of tight junction protein ZO-1 in proliferating keratinocytes and in squamous cell carcinoma derived cells. ZO-1 silencing, however, did not affect the expression of other tight junction proteins, suggesting that they are differently regulated. This thesis introduces new mechanisms involved in the regulation of tight junctions revealing new interactions. It provides novel evidence linking intracellular calcium regulation and tight junctions.

Two-dimensional atom localization and Raman cooling of tripod-type atoms

Both atom localization and Raman cooling, considered in the thesis, reflect recent progress in the area of all-optical methods. We focus on twodimensional (2D) case, using a four-level tripod-type atomic scheme for atom localization within the optical half-wavelength as well as for efficient subrecoil Raman cooling. In the first part, we discuss the principles of 1D atom localization, accompanying by an example of the measurement of a spontaneously-emitted photon. Modifying this example, one archives sub-wavelength localization of a three-level -type atom, measuring the population in its upper state. We go further and obtain 2D sub-wavelength localization for a four-level tripod-type atom. The upper-state population is classified according to the spatial distribution, which in turn forms such structures as spikes, craters and waves. The second part of the thesis is devoted to Raman cooling. The cooling process is controlled by a sequence of velocity-selective transfers from one to another ground state. So far, 1D deep subrecoil cooling has been carried out with the sequence of square or Blackman pulses, applied to -type atoms. In turn, we discuss the transfer of atoms by stimulated Raman adiabatic passage (STIRAP), which provides robustness against the pulse duration if the cooling time is not in any critical role. A tripod-type atomic scheme is used for the purpose of 2D Raman cooling, allowing one to increase the efficiency and simplify the realization of the cooling.

Indoor Localization Solutions for a Marine Industry Augmented Reality Tool

In this report are described means for indoor localization in special, challenging circum-stances in marine industry. The work has been carried out in MARIN project, where a tool based on mobile augmented reality technologies for marine industry is developed. The tool can be used for various inspection and documentation tasks and it is aimed for improving the efficiency in design and construction work by offering the possibility to visualize the newest 3D-CAD model in real environment. Indoor localization is needed to support the system in initialization of the accurate camera pose calculation and auto-matically finding the right location in the 3D-CAD model. The suitability of each indoor localization method to the specific environment and circumstances is evaluated.