Software for interpolation of vegetative growth of yerba mate plants in 3D

The objective of this work was to build mock-ups of complete yerba mate plants in several stages of development, using the InterpolMate software, and to compute photosynthesis on the interpolated structure. The mock-ups of yerba-mate were first built in the VPlants software for three growth stages. Male and female plants grown in two contrasting environments (monoculture and forest understory) were considered. To model the dynamic 3D architecture of yerba-mate plants during the biennial growth interval between two subsequent prunings, data sets of branch development collected in 38 dates were used. The estimated values obtained from the mock-ups, including leaf photosynthesis and sexual dimorphism, are very close to those observed in the field. However, this similarity was limited to reconstructions that included growth units from original data sets. The modeling of growth dynamics enables the estimation of photosynthesis for the entire yerba mate plant, which is not easily measurable in the field. The InterpolMate software is efficient for building yerba mate mock-ups.

Effects of computing parameters and measurement locations on the estimation of 3D NPS in non-stationary MDCT images.

The goal of this study was to investigate the impact of computing parameters and the location of volumes of interest (VOI) on the calculation of 3D noise power spectrum (NPS) in order to determine an optimal set of computing parameters and propose a robust method for evaluating the noise properties of imaging systems. Noise stationarity in noise volumes acquired with a water phantom on a 128-MDCT and a 320-MDCT scanner were analyzed in the spatial domain in order to define locally stationary VOIs. The influence of the computing parameters in the 3D NPS measurement: the sampling distances bx,y,z and the VOI lengths Lx,y,z, the number of VOIs NVOI and the structured noise were investigated to minimize measurement errors. The effect of the VOI locations on the NPS was also investigated. Results showed that the noise (standard deviation) varies more in the r-direction (phantom radius) than z-direction plane. A 25 × 25 × 40 mm(3) VOI associated with DFOV = 200 mm (Lx,y,z = 64, bx,y = 0.391 mm with 512 × 512 matrix) and a first-order detrending method to reduce structured noise led to an accurate NPS estimation. NPS estimated from off centered small VOIs had a directional dependency contrary to NPS obtained from large VOIs located in the center of the volume or from small VOIs located on a concentric circle. This showed that the VOI size and location play a major role in the determination of NPS when images are not stationary. This study emphasizes the need for consistent measurement methods to assess and compare image quality in CT.

3D culture of postnatal retinal stem cells using self assembling polymers

PURPOSE We have previously shown that retinal stem cells (RSCs) can be isolated from the radial glia population of the newborn mouse retina (Angénieux et al., 2006). These RSCs have a great capacity to renew and to generate a large number of neurons including cells differentiated towards the photoreceptor lineage (Mehri-Soussi et al., 2006). However, recent published results from our lab revealed that such cells have a poor integration and survival rate after grafting. The uncontrolled environment of a retina seems to prevent good integration and survival after grafting in vivo. To bypass this problem, we are evaluating the possibility of generating in vitro a hemi-retinal tissue before transplantation. METHODS RSC were expanded and cells passaged <10 were seeded in a solution containing poly-ethylene-glycol (PEG) polymer based hydrogels crosslinked with peptides that are chosen to be substrates for matrix metalloproteinases. Various doses of cross linkers peptides allowing connections between PEG polymers were tested. Different growth factors were studied to stimulate cell proliferation and differentiation. RESULTS Cells survived only in the presence of EGF and FGF-2 and generated colonies with a sphere shape. No cells migrated within the gel. To improve the migration and the repartition of the cells in the gels, the integrin ligand RGDSP was added into the gel. In the presence of FGF-2 and EGF, newly formed cell clusters appeared by cell proliferation within several days, but again no outspreading of cells was observed. No difference was even seen when the stiffness of the hydrogels or the concentration of the integrin ligand RGDSP were changed. However, our preliminary results show that RSCs still form spheres when laminin is entrapped in the gel, but they started to spread out having a neuronal morphology after around 2 weeks. The neuronal population was assessed by the presence of the neuronal marker b-tubulin-III. This differentiation was achieved after successive steps of stimulations including FGF-2 and EGF, and then only FGF-2. Glial cells were also present. Further characterizations are under process. CONCLUSIONS RSC can be grown in 3D. Preliminary results show that neuronal cell phenotype acquisition can be instructed by exogenous stimulations and factors linked to the gel. Further developments are necessary to form a homogenous tissue containing retinal cells.

3D crosshole ERT for aquifer characterization and monitoring of infiltrating river water

The hydrogeological properties and responses of a productive aquifer in northeastern Switzerland are investigated. For this purpose, 3D crosshole electrical resistivity tomography (ERT) is used to define the main lithological structures within the aquifer (through static inversion) and to monitor the water infiltration from an adjacent river. During precipitation events and subsequent river flooding, the river water resistivity increases. As a consequence, the electrical characteristics of the infiltrating water can be used as a natural tracer to delineate preferential flow paths and flow velocities. The focus is primarily on the experiment installation, data collection strategy, and the structural characterization of the site and a brief overview of the ERT monitoring results. The monitoring system comprises 18 boreholes each equipped with 10 electrodes straddling the entire thickness of the gravel aquifer. A multi-channel resistivity system programmed to cycle through various four-point electrode configurations of the 180 electrodes in a rolling sequence allows for the measurement of approximately 15,500 apparent resistivity values every 7 h on a continuous basis. The 3D static ERT inversion of data acquired under stable hydrological conditions provides a base model for future time-lapse inversion studies and the means to investigate the resolving capability of our acquisition scheme. In particular, it enables definition of the main lithological structures within the aquifer. The final ERT static model delineates a relatively high-resistivity, low-porosity, intermediate-depth layer throughout the investigated aquifer volume that is consistent with results from well logging and seismic and radar tomography models. The next step will be to define and implement an appropriate time-lapse ERT inversion scheme using the river water as a natural tracer. The main challenge will be to separate the superposed time-varying effects of water table height, temperature, and salinity variations associated with the infiltrating water.

Restitución 3D de la topografía de la antigua ciudad de Tarraco en un entorno SIG: propuestas metodológicas y primeros resultados

Durante los últimos años el Institut Català d’Arquelogia Clàssica, el Museu d’Història de Tarragona, contando con la colaboración de la Generalitat de Catalunya, han desarrallado el proyecto Planimetría Arqueológica de Tárraco, destinado a la elaboración de una planta arqueológica global en la cual se recogieran intervenciones y noticias referentes a los hallazgos arqueológicos existentes. Este trabajo fue publicado utilizando como plataforma de trabajo un SIG construido para tal fin (Macias et al. 2007). Sin embargo, un problema de difícil solución arqueológica venía dado por las transformaciones urbanísticas de la ciudad, sufridas en su mayor parte a lo largo de los siglos XIX y XX. Éstas habían provocado la pérdida irremediable de gran parte de la elevación que acogiera la ciudad romana, cambiando substancialmente su aspecto original. Ante esta situación y como proyecto paralelo a la realización de la Planimetría Arqueológica de Tarragona se plantearon formas de cubrir este vacío. Se presenta en esta comunicación una propuesta metodológica para la reconstrucción de los grandes «vacíos topográficos » originados por la evolución urbanística de Tarragona mediante la obtención e integración en un SIG de diversos tipos de información documental. En estas zonas rebajadas no resulta posible la obtención de información estratigráfica y arqueológica, por lo que es imprescindible la definición de vías metodológicas alternativas basadas en la extrapolación de datos extraídos de la cartografía histórica, panorámicas del XVI o fotografías tomadas en los siglos XIX y XX. Esta técnica permite aplicar los resultados obtenidos en los nuevos análisis interpretativos, complementando así la interpretación arqueológica de la topografía urbana de la ciudad romana. A partir de esta información, y aplicando funciones y técnicas de interpolación propias de un GIS, se propone aquí un modelo de relieve de la ciudad de Tarraco.

Laivan voimalaitoksen ja jännitevälipiirillisen ruoripotkurikäytön vuorovaikutusten mallintaminen

Diplomityössä on tutkittu sähköisellä potkurijärjestelmällä varustetun laivan voimalaitoksen ja jännitevälipiirillisen propulsiokäytön vuorovaikutusta laivan hätäpysäytyksen aikana. Työssä on kehitetty simulointimalleja jännitevälipiirillisten sähkökäyttöjen simuloimiseksi Saber -simulontiohjelmistolla.Työn alkuosassa esitetään lyhyt yhteenveto laivan sähköisestä potkurijärjestelmästä komponentteineen, käsitellään laivan hätäpysäytyksen teoriaa sekä simuloinneissa huomioonotettavia laivan ja potkurin hydrodynaamisia ominaisuuksia. Työssä käytettävän simulointiohjelmiston toimintaa selvitetään lyhyesti. Jännitevälipiirillisellä propulsiokäytöllä varustetun laivan hätäpysäytyksen simulointimalli esitellään kokonaisuudessaan ja käsitellään simulointimallin sisältämien osakokonaisuuksien teoriaa ja toimintaa. Kehitetyn simulointimallin toimintaa on tarkasteltu vertaamalla tuloksia vastaavansyklokonvertterikäytöllä varustetun laivan simulointituloksiin sekä vertaamallasimulointituloksia laivan merikoeajon yhteydessä tehtyihin mittauksiin. Simulointitulokset vastasivat teoriaa sekä mittaustuloksia varsin hyvin. Voimalaitoksenosalta ei mittaustuloksia ollut käytettävissä, mutta simulointitulokset ovat teorian mukaisia.

Performance analysis of software run-time behaviour using 3D-visualisation

Monimutkaisen tietokonejärjestelmän suorituskykyoptimointi edellyttää järjestelmän ajonaikaisen käyttäytymisen ymmärtämistä. Ohjelmiston koon ja monimutkaisuuden kasvun myötä suorituskykyoptimointi tulee yhä tärkeämmäksi osaksi tuotekehitysprosessia. Tehokkaampien prosessorien käytön myötä myös energiankulutus ja lämmöntuotto ovat nousseet yhä suuremmiksi ongelmiksi, erityisesti pienissä, kannettavissa laitteissa. Lämpö- ja energiaongelmien rajoittamiseksi on kehitetty suorituskyvyn skaalausmenetelmiä, jotka edelleen lisäävät järjestelmän kompleksisuutta ja suorituskykyoptimoinnin tarvetta. Tässä työssä kehitettiin visualisointi- ja analysointityökalu ajonaikaisen käyttäytymisen ymmärtämisen helpottamiseksi. Lisäksi kehitettiin suorituskyvyn mitta, joka mahdollistaa erilaisten skaalausmenetelmien vertailun ja arvioimisen suoritusympäristöstä riippumatta, perustuen joko suoritustallenteen tai teoreettiseen analyysiin. Työkalu esittää ajonaikaisesti kerätyn tallenteen helposti ymmärrettävällä tavalla. Se näyttää mm. prosessit, prosessorikuorman, skaalausmenetelmien toiminnan sekä energiankulutuksen kolmiulotteista grafiikkaa käyttäen. Työkalu tuottaa myös käyttäjän valitsemasta osasta suorituskuvaa numeerista tietoa, joka sisältää useita oleellisia suorituskykyarvoja ja tilastotietoa. Työkalun sovellettavuutta tarkasteltiin todellisesta laitteesta saatua suoritustallennetta sekä suorituskyvyn skaalauksen simulointia analysoimalla. Skaalausmekanismin parametrien vaikutus simuloidun laitteen suorituskykyyn analysoitiin.

3D-muodot tuoliaihion muotopuristuksessa

Diplomityössä tutkittiin muotopuristeissa käytettävien viilujen soveltuvuutta yhteistyöyrityksen, VK Valmiskaluste Oy:n, valmistaman lepotuolin materiaaliksi. Tuoliaihion muoto edellytti viilun taivuttamista kahteen suuntaan, eli kyseessä oli ns. 3D-muoto. Muotopuristeita valmistavissa yrityksissä tehtyjen haastattelujen perusteella valittiin viilumateriaalit ja mitattiin niiden murtovenymä. Materiaaleja testattiin puristamalla tuoliaihioita. Aihionmuoto edellytti viilulta vähintään 3,3 %:n venyvyyttä. Koepuristuksetvahvistivat murtovenymätestauksen tulokset, eli tutkitun aihion pintarakenne säilyi ehjänä käyttämällä paperitaustaista viilua tai 3D-muotoihin tarkoitettua 3D-viilua. Kirjallisuusosiossa on selvitetty taivutettavuuteen vaikuttavia tekijöitä ja viilun rakenteen muokkausta taivutettavuuden parantamiseksi .

Three-Dimensional (3D) Microarchitecture Correlations with 2D Projection Image Gray-Level Variations Assessed by Trabecular Bone Score Using High-Resolution Computed Tomographic Acquisitions: Effects of Resolution and Noise.

The aim of the present study is to determine the level of correlation between the 3-dimensional (3D) characteristics of trabecular bone microarchitecture, as evaluated using microcomputed tomography (μCT) reconstruction, and trabecular bone score (TBS), as evaluated using 2D projection images directly derived from 3D μCT reconstruction (TBSμCT). Moreover, we have evaluated the effects of image degradation (resolution and noise) and X-ray energy of projection on these correlations. Thirty human cadaveric vertebrae were acquired on a microscanner at an isotropic resolution of 93μm. The 3D microarchitecture parameters were obtained using MicroView (GE Healthcare, Wauwatosa, MI). The 2D projections of these 3D models were generated using the Beer-Lambert law at different X-ray energies. Degradation of image resolution was simulated (from 93 to 1488μm). Relationships between 3D microarchitecture parameters and TBSμCT at different resolutions were evaluated using linear regression analysis. Significant correlations were observed between TBSμCT and 3D microarchitecture parameters, regardless of the resolution. Correlations were detected that were strongly to intermediately positive for connectivity density (0.711≤r(2)≤0.752) and trabecular number (0.584≤r(2)≤0.648) and negative for trabecular space (-0.407 ≤r(2)≤-0.491), up to a pixel size of 1023μm. In addition, TBSμCT values were strongly correlated between each other (0.77≤r(2)≤0.96). Study results show that the correlations between TBSμCT at 93μm and 3D microarchitecture parameters are weakly impacted by the degradation of image resolution and the presence of noise.

The Application of 3D Reconstruction Techniques in the Analysis of Ancient Tarraco’s Urban Topography

The widespread implementation of GIS-based 3D topographical models has been a great aid in the development and testing of archaeological hypotheses. In this paper, a topographical reconstruction of the ancient city of Tarraco, the Roman capital of the Tarraconensis province, is presented. This model is based on topographical data obtained through archaeological excavations, old photographic documentation, georeferenced archive maps depicting the pre-modern city topography, modern detailed topographical maps and differential GPS measurements. The addition of the Roman urban architectural features to the model offers the possibility to test hypotheses concerning the ideological background manifested in the city shape. This is accomplished mainly through the use of 3D views from the main city accesses. These techniques ultimately demonstrate the ‘theatre-shaped’ layout of the city (to quote Vitrubius) as well as its southwest oriented architecture, whose monumental character was conceived to present a striking aspect to visitors, particularly those arriving from the sea.

Prosessilaitosten asennusjärjestyksen simulointi 3D-malleilla

Työn tavoitteena on haihduttamon asennusjärjestyksen havainnollistaminen 3D animaatiota hyväksikäyttäen, sekä sen hyödyntäminen niin myynti- kuin asennusneuvotteluissa. Kirjallinen osio perustuu tehtyyn 3D-animaatioon, joka onjaettu kolmeen pääalueeseen. Ensimmäisessä vaiheessa kerrotaan lyhyesti Andritz Oy:n liiketoiminnasta sekä selvitetään haihduttamoprosessin toimintaperiaatteet. Toinen alue käsittää toimintaprojektin, jossa tuotettu 3D-animaatio linkitetään sen käyttöympäristöön. Kolmannessa alueessa käydään läpi 3D-animaation tekoon liittyvät asiat. Lopuksi ennen yhteenvetoa käydään vielä läpi käyttäjien kommentit tehdystä animaatiosta.