Applying Augmented Reality to Outdoors Industrial Use

Augmented Reality (AR) is currently gaining popularity in multiple different fields. However, the technology for AR still requires development in both hardware and software when considering industrial use. In order to create immersive AR applications, more accurate pose estimation techniques to define virtual camera location are required. The algorithms for pose estimation often require a lot of processing power, which makes robust pose estimation a difficult task when using mobile devices or designated AR tools. The difficulties are even larger in outdoor scenarios where the environment can vary a lot and is often unprepared for AR. This thesis aims to research different possibilities for creating AR applications for outdoor environments. Both hardware and software solutions are considered, but the focus is more on software. The majority of the thesis focuses on different visual pose estimation and tracking techniques for natural features. During the thesis, multiple different solutions were tested for outdoor AR. One commercial AR SDK was tested, and three different custom software solutions were developed for an Android tablet. The custom software solutions were an algorithm for combining data from magnetometer and a gyroscope, a natural feature tracker and a tracker based on panorama images. The tracker based on panorama images was implemented based on an existing scientific publication, and the presented tracker was further developed by integrating it to Unity 3D and adding a possibility for augmenting content. This thesis concludes that AR is very close to becoming a usable tool for professional use. The commercial solutions currently available are not yet ready for creating tools for professional use, but especially for different visualization tasks some custom solutions are capable of achieving a required robustness. The panorama tracker implemented in this thesis seems like a promising tool for robust pose estimation in unprepared outdoor environments.

Feature-based camera pose estimation

The estimating of the relative orientation and position of a camera is one of the integral topics in the field of computer vision. The accuracy of a certain Finnish technology company’s traffic sign inventory and localization process can be improved by utilizing the aforementioned concept. The company’s localization process uses video data produced by a vehicle installed camera. The accuracy of estimated traffic sign locations depends on the relative orientation between the camera and the vehicle. This thesis proposes a computer vision based software solution which can estimate a camera’s orientation relative to the movement direction of the vehicle by utilizing video data. The task was solved by using feature-based methods and open source software. When using simulated data sets, the camera orientation estimates had an absolute error of 0.31 degrees on average. The software solution can be integrated to be a part of the traffic sign localization pipeline of the company in question.

Purentaelimistön toimintahäiriöiden räätälöidyt hoitokäytännöt

Purentaelimistön toimintahäiriöt (temporomandibular disorders,TMD) ovat kasvojen alueen yleisin kiputila. Sillä tarkoitetaan puremalihasten ja leukanivelten sekä niitä ympäröivien kudosten toimintahäiriöitä ja kiputiloja. TMD:hen liittyy usein samanaikaisia monien eri järjestelmien häiriöitä ja muita kipu- ja terveysongelmia. Purentaelimistön toimintahäiriöt voivat olla luonteeltaan ohimeneviä, mutta pieni osa potilaista kärsii kroonisesta kivusta ja hankalahoitoisesta tilasta. TMD-potilaiden diagnostiikan selkeyttämiseksi on kehitetty diagnostinen järjestelmä, Research Diagnostic Criteria for TMD (RDC/TMD), jonka avulla voidaan selvittää potilaan somaattinen diagnoosi ja psykososiaalinen status. Lisäksi RDC/TMD:tä hyödyntäen voidaan potilaan toimintakyvyn arvioimiseksi laskea haitta-aste, jota voidaan käyttää apuna hoitojen räätälöinnissä. Tutkielman tarkoituksena oli tarkastella Tyksin suu- ja leukasairauksien klinikalle hoitoon lähetettyä potilasmateriaalia haitta-aste luokituksen valossa ja selvittää miten luokittelu ohjasi hoitojen räätälöintiä luokittelun käyttöönoton yhteydessä, ja millaisia tuloksia hoidoilla saavutettiin. Tutkielmassa perehdyttiin potilasaineiston määrään, hoidon vastuuhenkilöihin, potilaiden haitta-astejakaumaan, hoitojen räätälöintiin sekä saavutettuihin hoitotuloksiin. Tutkielman otannassa oli 39 potilasta, jotka oli lähetetty Tyksin suu- ja leukasairauksien poliklinikalle kasvojen alueen kipujen vuoksi 8/2013−4/2014 välisenä aikana. Potilaat täyttivät RDC/TMD:hen pohjautuvan kipukyselykaavakkeen, jonka perusteella hoidot räätälöitiin haitta-asteryhmittäin: ei haittaava TMD, lievästi haittaava TMD ja runsaasti haittaava TMD. Lisäksi potilaille lähetettiin seurantaa varten uusi kipukyselykaavake 2/2016. Alkutilanteessa ei haittaavaa TMD-kipua koki 35 %, lievästi haittaavaa 21 % ja runsaasti haittaavaa TMD-kipua 44 % potilaista. Runsaasti haittavasta TMD-kivusta kärsivät olivat psyykkisesti kuormittuneempia ja heillä oli enemmän muita kipuja kuin muilla potilailla. Tulokset olivat samankaltaisia kuin aiemmin kuvatulla erikoissairaanhoidon potilasmateriaalilla. Seuranta-ajan jälkeen runsaasti haittaavasta TMD:stä kärsivien potilaiden määrä oli vähentynyt merkittävästi, ja osalla potilaista kasvojen alueen kivut olivat kokonaan hävinneet. Terveyspalveluiden käyttö kaikissa potilasryhmissä oli vähentynyt merkittävästi.

Uudenmaan vesistöjen ja rannikkovesien tila vuonna 2015

Vuosi 2015 oli edellisen vuoden tapaan poikkeuksellisen, jopa ennätyksellisen lämmin. Helsingin Kaisaniemessä vuoden keskilämpötila oli jopa 1,9 astetta tavanomaista korkeampi. Talvi oli jälleen lyhyt, lauha ja vähäluminen. Suurimmat virtaamat jokivesistöissä mitattiin keväällä ja vuoden lopussa. Jokien mereen kuljettamat ainemäärät olivat vuonna 2015 hiukan edellisvuotta suurempia. Järvien happitilanne lopputalvella 2015 oli kohtalainen johtuen lauhasta talvesta ja lyhyestä jääpeitekaudesta. Kesäaikainen klorofyllipitoisuus oli järvissä keskimäärin samalla tasolla kuin vuonna 2014. Uudenmaan rannikkomerialueella ei ole tapahtunut suuria muutoksia. Merialue on edelleen rehevöitynyt ja pohjien happitilanne on monin paikoin heikko. Sinilevätilanne oli alkukesällä 2015 melko rauhallinen johtuen viileästä ja sateisestä säästä. Sinileväkukinnat runsastuivatkin sekä merialueella että sisävesillä vasta elokuussa. Avomerialueilla loppukesän sinileväkukinnat olivat edellisvuotta suuremmat. Tässä raportissa on käsitelty vain pientä osaa Uudenmaan ELY-keskuksen vesistöseurantojen tuloksista. Kaikki alueen järvien, jokien ja rannikkovesien veden laadun seurantatulokset löytyvät internetistä osoitteesta: http://www.syke.fi/fi-FI/Avoin_tieto. Rekisteristä löytyy mm. vedenlaatutuloksia, tietoa vesistöjen pohjaeläin- ja kasviplanktonlajistosta sekä tuloksia kalojen elohopeapitoisuuksista.

Höyrytasetarkastelu kemianteollisuuden tehdasalueella

Tässä kandidaatintyössä perehdyttiin Kemira Chemicals Oy:n Sastamalan Äetsässä sijaitsevan tehdasalueen höyryverkkoon. Työn tavoitteena oli luoda selkeä kokonaiskuva höyryn tuotannosta ja kulutuksesta tehdasalueella. Työssä tutkittiin höyryverkon nykyisten mittauspisteiden kattavuutta ja suoritettiin höyrytasetarkastelu höyryverkostolle. Höyrytaseen tarkemmalla ymmärtämisellä helpotetaan mahdollisten energiatehokkuushankkeiden kohdentamista järkevästi. Työssä tarkasteltiin tehdasalueen höyryjärjestelmää siinä tarkkuudessa kuin se nykyisten mittausten dataa hyödyntäen on mahdollista. Laskennassa keskityttiin tarkastelemaan kokonaisuutta, ja erityisesti tuomaan esille merkittävimpiä höyrynkuluttajia. Päähöyrykattilan omakäyttöteho on huomattavan suuri syöttöveden merkittävän lämmitystarpeen johdosta. Tehtaista merkittävimmät höyryn kuluttajat ovat natriumkloraattitehdas (T III) ja hienokemikaalitehdas (T IV). Höyryverkkoa tarkasteltaessa luotiin myös uusi raportointipohja höyryn tuotannon ja kulutuksen tunnuslukujen seurantaan. Luotu raporttipohja hyödyntää saatavissa olevaa mittausdataa aiempaa tarkemmin ja laskenta on toteutettu mahdollisimman läpinäkyvästi. Mahdolliset höyrynkäytön tarkemmat selvitykset ja investoinnit esimerkiksi höyrymittauksiin kannattaa kohdentaa tehtaisiin T III ja T IV. Mikäli tulevaisuudessa halutaan muodostaa vetytase, helpottaa poltetun vedyn määrän seuranta luodussa raportointipohjassa taseen muodostamista.