Studies on the characterization of dental whitening process by using both hyperspectral imaging and colorimeter techniques

A beautiful smile is directly related with white teeth. Nowadays oral care has increased and developed processes for beautiful smiles. Dental bleaching is frequently used in odontology, not just for health care also for aesthetic treatment. With the possibility of teeth bleaching, now the importance is in, how white the tooth is? Because color is relate to an individual perception. In order to assets teeth correct color identification has been developed many color guides, models, spaces and analytical methods. Spite all of these useful tools the color interpretation depends on environmental factors, position of the sample in the data acquisition and most importantly the instrument sensitivity. The commons methods have proved to be useful. They are easy to handle, some are portable but they do not have a high sensitivity. The present work is based on the integration of a new analytical technique for color acquisition. High spectral Image (HSI) is able to performed image analysis with high quality and efficiency. HSI is used in many fields and we used it for color image analysis within the bleaching process. The main comparison was done with the HSI and the colorimeter through the processes of two different bleaching protocols. The results showed that HSI has higher sensitivity than the colorimeter. During the analysis the dental surface with the HSI we were able to notice surface changes. These changes were analyzed by roughness studies.

Prospective motion correction of 3D echo-planar imaging data for functional MRI using optical tracking.

We evaluated the performance of an optical camera based prospective motion correction (PMC) system in improving the quality of 3D echo-planar imaging functional MRI data. An optical camera and external marker were used to dynamically track the head movement of subjects during fMRI scanning. PMC was performed by using the motion information to dynamically update the sequence's RF excitation and gradient waveforms such that the field-of-view was realigned to match the subject's head movement. Task-free fMRI experiments on five healthy volunteers followed a 2×2×3 factorial design with the following factors: PMC on or off; 3.0mm or 1.5mm isotropic resolution; and no, slow, or fast head movements. Visual and motor fMRI experiments were additionally performed on one of the volunteers at 1.5mm resolution comparing PMC on vs PMC off for no and slow head movements. Metrics were developed to quantify the amount of motion as it occurred relative to k-space data acquisition. The motion quantification metric collapsed the very rich camera tracking data into one scalar value for each image volume that was strongly predictive of motion-induced artifacts. The PMC system did not introduce extraneous artifacts for the no motion conditions and improved the time series temporal signal-to-noise by 30% to 40% for all combinations of low/high resolution and slow/fast head movement relative to the standard acquisition with no prospective correction. The numbers of activated voxels (p<0.001, uncorrected) in both task-based experiments were comparable for the no motion cases and increased by 78% and 330%, respectively, for PMC on versus PMC off in the slow motion cases. The PMC system is a robust solution to decrease the motion sensitivity of multi-shot 3D EPI sequences and thereby overcome one of the main roadblocks to their widespread use in fMRI studies.

Data collection and criticality analysis for cost effective maintenance during the life cycle of a flue gas line

Työn tarkoituksena oli kerätä käyttövarmuustietoa savukaasulinjasta kahdelta suomalaiselta sellutehtaalta niiden käyttöönotosta aina tähän päivään asti. Käyttövarmuustieto koostuu luotettavuustiedoista sekä kunnossapitotiedoista. Kerätyn tiedon avulla on mahdollista kuvata tarkasti laitoksen käyttövarmuutta seuraavilla tunnusluvuilla: suunnittelemattomien häiriöiden lukumäärä ja korjausajat, laitteiden seisokkiaika, vikojen todennäköisyys ja korjaavan kunnossapidon kustannukset suhteessa savukaasulinjan korjaavan kunnossapidon kokonaiskustannuksiin. Käyttövarmuustiedon keräysmetodi on esitelty. Savukaasulinjan kriittisten laitteiden määrittelyyn käytetty metodi on yhdistelmä kyselytutkimuksesta ja muunnellusta vian vaikutus- ja kriittisyysanalyysistä. Laitteiden valitsemiskriteerit lopulliseen kriittisyysanalyysiin päätettiin käyttövarmuustietojen sekä kyselytutkimuksen perusteella. Kriittisten laitteiden määrittämisen tarkoitus on löytää savukaasulinjasta ne laitteet, joiden odottamaton vikaantuminen aiheuttaa vakavimmat seuraukset savukaasulinjan luotettavuuteen, tuotantoon, turvallisuuteen, päästöihin ja kustannuksiin. Tiedon avulla rajoitetut kunnossapidon resurssit voidaan suunnata oikein. Kriittisten laitteiden määrittämisen tuloksena todetaan, että kolme kriittisintä laitetta savukaasulinjassa ovat molemmille sellutehtaille yhteisesti: savukaasupuhaltimet, laahakuljettimet sekä ketjukuljettimet. Käyttövarmuustieto osoittaa, että laitteiden luotettavuus on tehdaskohtaista, mutta periaatteessa samat päälinjat voidaan nähdä suunnittelemattomien vikojen todennäköisyyttä esittävissä kuvissa. Kustannukset, jotka esitetään laitteen suunnittelemattomien kunnossapitokustannusten suhteena savukaasulinjan kokonaiskustannuksiin, noudattelevat hyvin pitkälle luotettavuuskäyrää, joka on laskettu laitteen seisokkiajan suhteena käyttötunteihin. Käyttövarmuustiedon keräys yhdistettynä kriittisten laitteiden määrittämiseen mahdollistavat ennakoivan kunnossapidon oikean kohdistamisen ja ajoittamisen laitteiston elinaikana siten, että luotettavuus- ja kustannustehokkuusvaatimukset saavutetaan.

Moottoriajoneuvon suorituskyvyn mittausjärjestelmä

Työn tarkoituksena oli toteuttaa moottoriajoneuvon suorituskyvyn mittaukseen käytettävä järjestelmä. Järjestelmä koostuu sylinterin muotoisesta rullasta ja tiedonkeruujärjestelmästä. Rullaa, jonka hitausmomentti tunnetaan kiihdytetään ajoneuvon vetopyörien välityksellä ja mitatuista arvoista lasketaan teho ja vääntömomenttiarvot moottorin kierrosluvun funktiona. Tiedonkeruu tapahtuu PC-mikrotietokoneen avulla, johon on liitetty tiedonkeruukortti. PC-mikrotietokone muodostaa käyttöliittymän, jonka avulla saadut tulokset esitetään kuvaajien avulla käyttäjälle. Käyttöliittymän avulla suoritetaan myös tulosten talletus ja raportin tulostus. Teoriaosassa tarkastellaan suorituskyvyn mittaamiseen käytettyjä menetelmiä ja laitteistoja, sekä tiedonkeruujärjestelmän rakennetta ja sen valintaan vaikuttavia tekijöitä. Käytännön osassa suunnitellaan muokkainkortti, jonka avulla erilaisilta antureilta saadut signaalit voidaan sovittaa tiedonkeruukortin tuloalueelle sopiviksi. Myös käyttöliittymän toimintaa ja sen rakentamiseen käytettyjä työkaluja tarkastellaan.

Development of Servo Hydraulics of Veneer Lathe

Diplomityö tehtiin kansainväliseen, mekaanisen puunjalostusteollisuuden koneita, tuotantojärjestelmiä ja tehtaita toimittavaan yritykseen. Diplomityön tarkoituksena oli kartoittaa syitä viilusorvin teräpenkin asemoinnissa esiintyneisiin värähtelyongelmiin ja tutkia ratkaisuja niiden voittamiseksi, sekä sorvausvoimien määrittäminen. Diplomityön teoreettisessa osassa tutustuttiin viilusorvin, erityisesti sen hydraulisten servojärjestelmien rakenteeseen ja toimintaan sekä viilunsorvaukseen. Teräpenkin syötön servojärjestelmää tutkittiin teoreettisesti johtamalla suljetun piirin siirtofunktiot “asema/käsky” ja “virhe/voima” ja tulostamalla niiden taajuusvaste-kuvaajat, joista tutkittiin parametrien vaikutuksia järjestelmän toimintaan. Tulokset vahvistettiin simuloimalla. Todettiin nykyisen järjestelmän värähtelyongelmien johtuvan pääasiassa hydrauliöljyn joustosta sylinterissä. Parannuksina ehdotettiin suurempaa sylinterin halkaisijaa ja viskoosikitkakertoimen suurentamista. Diplomityön kokeellisessa osassa mitattiin viilusorvin servojärjestelmien toimilaitteissa esiintyviä voimia ja niiden perusteella laskettiin varsinaiset sorvausvoimat. Lisäksi tutkittiin teräpenkin syötön ja muiden servojärjestelmien asemointitarkkuutta sorvauksen aikana. Mittauksia varten diplomityössä suunniteltiin ja hankittiin kannettava mittausjärjestelmä.

Combined T2 -preparation and two-dimensional pencil-beam inner volume selection.

PURPOSE: To improve coronary magnetic resonance angiography (MRA) by combining a two-dimensional (2D) spatially selective radiofrequency (RF) pulse with a T2 -preparation module ("2D-T2 -Prep"). METHODS: An adiabatic T2 -Prep was modified so that the first and last pulses were of differing spatial selectivity. The first RF pulse was replaced by a 2D pulse, such that a pencil-beam volume is excited. The last RF pulse remains nonselective, thus restoring the T2 -prepared pencil-beam, while tipping the (formerly longitudinal) magnetization outside of the pencil-beam into the transverse plane, where it is then spoiled. Thus, only a cylinder of T2 -prepared tissue remains for imaging. Numerical simulations were followed by phantom validation and in vivo coronary MRA, where the technique was quantitatively evaluated. Reduced field-of-view (rFoV) images were similarly studied. RESULTS: In vivo, full field-of-view 2D-T2 -Prep significantly improved vessel sharpness as compared to conventional T2 -Prep, without adversely affecting signal-to-noise (SNR) or contrast-to-noise ratios (CNR). It also reduced respiratory motion artifacts. In rFoV images, the SNR, CNR, and vessel sharpness decreased, although scan time reduction was 60%. CONCLUSION: When compared with conventional T2 -Prep, the 2D-T2 -Prep improves vessel sharpness and decreases respiratory ghosting while preserving both SNR and CNR. It may also acquire rFoV images for accelerated data acquisition.

Tuotannon kehitysinvestointiprojektien läpivientimalli

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia ja etsiä kehityskohteita kohdeyrityksen kehitysinvestointiprojektien toimintamallissa. Diplomityön tavoitteena oli tutkia nykyistä investointikäytäntöä ja luoda eri linjastoissa tehtäville kehitysinvestointiesityksille edellytykset tukea yhteisesti yrityksen tulevia suhdannenäkymiä ja strategiaa. Työn tavoitteena oli myös pyrkiä välillisesti kasvattamaan investointiin sijoitettavan pääoman tuottoprosenttia pienentämällä kustannuksia huolellisen valmistelun keinoin jo investointiprojektin kehityksen alkuvaiheessa. Työkaluksi tähän todettiin olevan läpivientimalli. Tutkimusmenetelminä käytettiin kvantitatiivisia ja kvalitatiivisia tiedonkeruumenenelmiä. Näistä ylemmän johdon ja keskijohdon haastattelut, sekä omat kokemukset yrityksen käytännöistä vuosilta 2004-2008 näyttelivät pääroolia. Työn tuotoksena laadittiin aiheeseen liittyvä ohjeistus ja läpivientimalli osaksi yrityksen laatujärjestelmää. Malli sijoitettiin template tyyppisesti dokumentinhallinnointiohjelmistoon. Työn tuloksena on esitetty kehitysinvestointiprojektien läpivientimalli siten, että se tukee yrityksen strategiaa kestävän kehityksen ympäröimänä. Työlle asetetut tavoitteet saavutettiin sille tarkoitetussa aikavälissä.

Vitaminas lipossolúveis em alimentos: uma abordagem analítica

This study concerns certain problems inherent to the determination of fat-soluble vitamins in food, from extraction methods to identification and quantification. The discussion involves the main official and unofficial extraction methods coupled with spectrophotometric and HPLC techniques in which vitamins samples are obtained through liquid-liquid-solid and liquid-liquid-solid-solid extraction, indispensable to the analytical separation of different chemical compounds with vitamin functions. A saponification stage, possibly coupled with supercritical fluid extraction appears to be mandatory in the determination of vitamins A and E in their alcoholic forms. Alternative identification and quantification procedures are outlined: biological and chemical assays, analytical separations by HPLC (normal and reversed-phase), UV detection (all fat-soluble vitamins) and fluorescence detection (retinoids and tocopherols). Automation from sample preparation to quantification stages increases the data acquisition rate.

Bowing the violin : a case study for auditory-motor pattern modelling in the context of music performance

This project addresses methodological and technological challenges in the development of multi-modal data acquisition and analysis methods for the representation of instrumental playing technique in music performance through auditory-motor patterning models. The case study is violin playing: a multi-modal database of violin performances has been constructed by recording different musicians while playing short exercises on different violins. The exercise set and recording protocol have been designed to sample the space defined by dynamics (from piano to forte) and tone (from sul tasto to sul ponticello), for each bow stroke type being played on each of the four strings (three different pitches per string) at two different tempi. The data, containing audio, video, and motion capture streams, has been processed and segmented to facilitate upcoming analyses. From the acquired motion data, the positions of the instrument string ends and the bow hair ribbon ends are tracked and processed to obtain a number of bowing descriptors suited for a detailed description and analysis of the bow motion patterns taking place during performance. Likewise, a number of sound perceptual attributes are computed from the audio streams. Besides the methodology and the implementation of a number of data acquisition tools, this project introduces preliminary results from analyzing bowing technique on a multi-modal violin performance database that is unique in its class. A further contribution of this project is the data itself, which will be made available to the scientific community through the repovizz platform.

Reaktorisydämen valvontajärjestelmän modernisointi Olkiluodon kiehutusvesilaitoksella

Reaktorisydämen valvonnalla varmistetaan, että polttoaineelta vaaditut termiset marginaalit toteutuvat ja polttoaineen suojakuori säilyy ehjänä. Olkiluodon kiehutusvesilaitoksen nykyinen sydämen valvontajärjestelmä koostuu SIMULATE-3-sydänsimulaattoriohjelmasta, reaktorisydämen instrumentoinnista, termisen tehon laskentaohjelmasta, tiedonkeruuohjelmista ja käynnistysautomatiikasta. Uusi järjestelmä koostuu näiden lisäksi GARDEL-ohjelmasta, joka on kehitetty kevytvesireaktoreiden sydämen käytön suunnitteluun ja valvontaan. GARDEL käyttää laskentaan samoja ohjelmia, jotka ovat jo Olkiluodon kiehutusvesilaitoksella käytössä. Tämän työn tarkoituksena oli verrata nykyistä ja uutta sydämen valvontajärjestelmää Olkiluodon kiehutusvesilaitoksella. Työssä tutkittiin LPRM-detektorien kalibroinnin jälkeisen datan käsittelyä, palamapäivitystä, stabiilisuuslaskentaa ja adaptiivisia menetelmiä. Järjestelmien vertailuun käytettiin Olkiluoto 2 -laitosyksiköltä käyttöjaksolta 31 (2011–2012) saatuja laskentuloksia. Tulosten perusteella havaittiin uuden järjestelmän laskennassa yksittäisiä virheitä, jotka tulee korjata. Lisäksi uuden järjestelmän toiminnasta tarvitaan lisäselvitystä.

Mapping of summer crops in the State of Paraná, Brazil, through the 10-day spot vegetation NDVI composites

The search for low subjectivity area estimates has increased the use of remote sensing for agricultural monitoring and crop yield prediction, leading to more flexibility in data acquisition and lower costs comparing to traditional methods such as census and surveys. Low spatial resolution satellite images with higher frequency in image acquisition have shown to be adequate for cropland mapping and monitoring in large areas. The main goal of this study was to map the Summer crops in the State of Paraná, Brazil, using 10-day composition of NDVI SPOT Vegetation data for 2005/2006, 2006/2007 and 2007/2008 cropping seasons. For this, a supervised digital classification method with Parallelepiped algorithm in multitemporal RGB image composites was used, in order to generate masks of Summer cultures for each 10-day composition. Accuracy assessment was performed using Kappa index, overall accuracy and Willmott's concordance index, resulting in good levels of accuracy. This methodology allowed the accomplishment, with free and low resolution data, of the mapping of Summer cultures at State level.

Investointilaskelmien merkitys pienissä ja keskisuurissa yrityksissä -tapaustutkimus

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, mikä merkitys investointilaskelmilla on kohdeyrityksen investointipäätöksen teossa ja miten epävarmuus investointilaskelmissa voidaan ottaa huomioon. Tutkimus perustuu kvalitatiivisiin eli laadullisiin tutkimusmenetelmiin. Tutkimuksen teoreettinen viitekehys käsittelee investointilaskelmien tuottamaa informaatiota ja millä perusteella yritykset valitsevat investointilaskentamenetelmän yritykseen. Empiirisen osuuden tiedonhankinnassa hyödynnettiin tapaustutkimusta. Tutkimus osoitti, että kohdeyrityksessä koetaan tärkeäksi analysoida investointihankkeita eri arviointimenetelmillä. Yrityksellä on halu kehittää investointilaskentaa perinteisen takaisinmaksuajan menetelmän rinnalle. Myös herkkyysanalyysin merkitys nousi esille.

Micro Data Repositories: Increasing the Value of Research on the Web

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

Efficient Optimization Algorithms for Nonlinear Data Analysis

Identification of low-dimensional structures and main sources of variation from multivariate data are fundamental tasks in data analysis. Many methods aimed at these tasks involve solution of an optimization problem. Thus, the objective of this thesis is to develop computationally efficient and theoretically justified methods for solving such problems. Most of the thesis is based on a statistical model, where ridges of the density estimated from the data are considered as relevant features. Finding ridges, that are generalized maxima, necessitates development of advanced optimization methods. An efficient and convergent trust region Newton method for projecting a point onto a ridge of the underlying density is developed for this purpose. The method is utilized in a differential equation-based approach for tracing ridges and computing projection coordinates along them. The density estimation is done nonparametrically by using Gaussian kernels. This allows application of ridge-based methods with only mild assumptions on the underlying structure of the data. The statistical model and the ridge finding methods are adapted to two different applications. The first one is extraction of curvilinear structures from noisy data mixed with background clutter. The second one is a novel nonlinear generalization of principal component analysis (PCA) and its extension to time series data. The methods have a wide range of potential applications, where most of the earlier approaches are inadequate. Examples include identification of faults from seismic data and identification of filaments from cosmological data. Applicability of the nonlinear PCA to climate analysis and reconstruction of periodic patterns from noisy time series data are also demonstrated. Other contributions of the thesis include development of an efficient semidefinite optimization method for embedding graphs into the Euclidean space. The method produces structure-preserving embeddings that maximize interpoint distances. It is primarily developed for dimensionality reduction, but has also potential applications in graph theory and various areas of physics, chemistry and engineering. Asymptotic behaviour of ridges and maxima of Gaussian kernel densities is also investigated when the kernel bandwidth approaches infinity. The results are applied to the nonlinear PCA and to finding significant maxima of such densities, which is a typical problem in visual object tracking.

Active Magnetic Bearing System Identification Methods and Rotor Model Updating

Active magnetic bearing is a type of bearing which uses magnetic field to levitate the rotor. These bearings require continuous control of the currents in electromagnets and data from position of the rotor and the measured current from electromagnets. Because of this different identification methods can be implemented with no additional hardware. In this thesis the focus was to implement and test identification methods for active magnetic bearing system and to update the rotor model. Magnetic center calibration is a method used to locate the magnetic center of the rotor. Rotor model identification is an identification method used to identify the rotor model. Rotor model update is a method used to update the rotor model based on identification data. These methods were implemented and tested with a real machine where rotor was levitated with active magnetic bearings and the functionality of the methods was ensured. Methods were developed with further extension in mind and also with the possibility to apply them for different machines with ease.