Post-mortem radiological CT identification based on classical ante-mortem X-ray examinations

Radiological identification is important in forensic medicine. Identification using comparison of individualising structures with ante- and post-mortem conventional radiographs has been known for a long time. New radiological procedures such as computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) are being increasingly used for identification. In this paper, a new comparative approach using various radiological methods is described and its application demonstrated. This new approach is the comparison of ante-mortem conventional radiographs with projected images calculated from post-mortem CT data. The identification procedure will be illustrated with reference to the frontal sinus and the pelvis.

Routine phenotypic identification of bacterial species of the family Pasteurellaceae isolated from animals

Pasteurellaceae are bacteria with an important role as primary or opportunistic, mainly respiratory, pathogens in domestic and wild animals. Some species of Pasteurellaceae cause severe diseases with high economic losses in commercial animal husbandry and are of great diagnostic concern. Because of new data on the phylogeny of Pasteurellaceae, their taxonomy has recently been revised profoundly, thus requiring an improved phenotypic differentiation procedure to identify the individual species of this family. A new and simplified procedure to identify species of Actinobacillus, Avibacterium, Gallibacterium, Haemophilus, Mannheimia, Nicoletella, and Pasteurella, which are most commonly isolated from clinical samples of diseased animals in veterinary diagnostic laboratories, is presented in the current study. The identification procedure was evaluated with 40 type and reference strains and with 267 strains from routine diagnostic analysis of various animal species, including 28 different bacterial species. Type, reference, and field strains were analyzed by 16S ribosomal RNA (rrs) and rpoB gene sequencing for unambiguous species determination as a basis to evaluate the phenotypic differentiation schema. Primary phenotypic differentiation is based on beta-nicotinamide adenine dinucleotide (beta-NAD) dependence and hemolysis, which are readily determined on the isolation medium. The procedure divides the 28 species into 4 groups for which particular biochemical reactions were chosen to identify the bacterial species. The phenotypic identification procedure allowed researchers to determine the species of 240 out of 267 field strains. The procedure is an easy and cost-effective system for the rapid identification of species of the Pasteurellaceae family isolated from clinical specimens of animals.

Damage identification from power spectrum density transmissibility

Damage identification under real operating conditions of the structure during its daily use would be suitable and attractive to civil engineers due to the difficulty and problems of carrying out controlled forced excitation tests on this kind of structures. In this case, output-only response measurements would be available, and an output-only damage identification procedure should be implemented. Transmissibility, defined on an output-to-output relationship, is getting increased attention in damage detection applications because of its dependence with output-only data and its sensitivity to local structural changes. In this paper, a method based on the power spectrum density transmissibility (PSDT) is proposed to detect structural damage.

Consequences of incorrect sampling procedures in resonance-based radar target identification

Radar target identification based on complex natural resonances is sometimes achieved by convolving a linear time-domain filter with a received target signature. The filter is constructed from measured or pre-calculated target resonances. The performance of the target identification procedure is degraded if the difference between the sampling rates of the target signature and the filter is ignored. The problem is investigated for the natural extinction pulse technique (E-pulse) for the case of identifying stick models of aircraft.

Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography: Instrumental and Methodological Development

Comprehensive two-dimensional gas chromatography (GC×GC) offers enhanced separation efficiency, reliability in qualitative and quantitative analysis, capability to detect low quantities, and information on the whole sample and its components. These features are essential in the analysis of complex samples, in which the number of compounds may be large or the analytes of interest are present at trace level. This study involved the development of instrumentation, data analysis programs and methodologies for GC×GC and their application in studies on qualitative and quantitative aspects of GC×GC analysis. Environmental samples were used as model samples. Instrumental development comprised the construction of three versions of a semi-rotating cryogenic modulator in which modulation was based on two-step cryogenic trapping with continuously flowing carbon dioxide as coolant. Two-step trapping was achieved by rotating the nozzle spraying the carbon dioxide with a motor. The fastest rotation and highest modulation frequency were achieved with a permanent magnetic motor, and modulation was most accurate when the motor was controlled with a microcontroller containing a quartz crystal. Heated wire resistors were unnecessary for the desorption step when liquid carbon dioxide was used as coolant. With use of the modulators developed in this study, the narrowest peaks were 75 ms at base. Three data analysis programs were developed allowing basic, comparison and identification operations. Basic operations enabled the visualisation of two-dimensional plots and the determination of retention times, peak heights and volumes. The overlaying feature in the comparison program allowed easy comparison of 2D plots. An automated identification procedure based on mass spectra and retention parameters allowed the qualitative analysis of data obtained by GC×GC and time-of-flight mass spectrometry. In the methodological development, sample preparation (extraction and clean-up) and GC×GC methods were developed for the analysis of atmospheric aerosol and sediment samples. Dynamic sonication assisted extraction was well suited for atmospheric aerosols collected on a filter. A clean-up procedure utilising normal phase liquid chromatography with ultra violet detection worked well in the removal of aliphatic hydrocarbons from a sediment extract. GC×GC with flame ionisation detection or quadrupole mass spectrometry provided good reliability in the qualitative analysis of target analytes. However, GC×GC with time-of-flight mass spectrometry was needed in the analysis of unknowns. The automated identification procedure that was developed was efficient in the analysis of large data files, but manual search and analyst knowledge are invaluable as well. Quantitative analysis was examined in terms of calibration procedures and the effect of matrix compounds on GC×GC separation. In addition to calibration in GC×GC with summed peak areas or peak volumes, simplified area calibration based on normal GC signal can be used to quantify compounds in samples analysed by GC×GC so long as certain qualitative and quantitative prerequisites are met. In a study of the effect of matrix compounds on GC×GC separation, it was shown that quality of the separation of PAHs is not significantly disturbed by the amount of matrix and quantitativeness suffers only slightly in the presence of matrix and when the amount of target compounds is low. The benefits of GC×GC in the analysis of complex samples easily overcome some minor drawbacks of the technique. The developed instrumentation and methodologies performed well for environmental samples, but they could also be applied for other complex samples.

Acute Lymphoblastic Leukemia in Adolescents and Young Adults in Finland

In recent reports, adolescents and young adults (AYA) with acute lymphoblastic leukemia (ALL) have had a better outcome with pediatric treatment than with adult protocols. ALL can be classified into biologic subgroups according to immunophenotype and cytogenetics, with different clinical characteristics and outcome. The proportions of the subgroups are different in children and adults. ALL subtypes in AYA patients are less well characterized. In this study, the treatment and outcome of ALL in AYA patients aged 10-25 years in Finland on pediatric and adult protocols was retrospectively analyzed. In total, 245 patients were included. The proportions of biologic subgroups in different age groups were determined. Patients with initially normal or failed karyotype were examined with oligonucleotide microarray-based comparative genomic hybridization (aCGH). Also deletions and instability of chromosome 9p were screened in ALL patients. In addition, patients with other hematologic malignancies were screened for 9p instability. aCGH data were also used to determine a gene set that classifies AYA patients at diagnosis according to their risk of relapse. Receiver operating characteristic analysis was used to assess the value of the set of genes as prognostic classifiers. The 5-year event-free survival of AYA patients treated with pediatric or adult protocols was 67% and 60% (p=0.30), respectively. White blood cell count larger than 100x109/l was associated with poor prognosis. Patients treated with pediatric protocols and assigned to an intermediate-risk group fared significantly better than those of the pediatric high-risk or adult treatment groups. Deletions of 9p were detected in 46% of AYA ALL patients. The chromosomal region 9p21.3 was always affected, and the CDKN2A gene was always deleted. In about 15% of AYA patients, the 9p21.3 deletion was smaller than 200 kb in size, and therefore, probably undetectable with conventional methods. Deletion of 9p was the most common aberration of AYA ALL patients with initially normal karyotype. Instability of 9p, defined as multiple separate areas of copy number loss or homozygous loss within a larger heterozygous area in 9p, was detected in 19% (n=27) of ALL patients. This abnormality was restricted to ALL; none of the patients with other hematologic malignancies had the aberration. The prognostic model identification procedure resulted in a model of four genes: BAK1, CDKN2B, GSTM1, and MT1F. The copy number profile combinations of these genes differentiated between AYA ALL patients at diagnosis depending on their risk of relapse. Deletions of CDKN2B and BAK1 in combination with amplification of GSTM1 and MT1F were associated with a higher probability of relapse. Unlike all previous studies, we found that the outcome of AYA patients with ALL treated using pediatric or adult therapeutic protocols was comparable. The success of adult ALL therapy emphasizes the benefit of referral of patients to academic centers and adherence to research protocols. 9p deletions and instability are common features of ALL and may act together with oncogene-activating translocations in leukemogenesis. New and more sensitive methods of molecular cytogenetics can reveal previously cryptic genetic aberrations with an important role in leukemic development and prognosis and that may be potential targets of therapy. aCGH also provides a viable approach for model design aiming at evaluation of risk of relapse in ALL.

The Genomes of Oryza sativa: A history of duplications

We report improved whole-genome shotgun sequences for the genomes of indica and japonica rice, both with multimegabase contiguity, or almost 1,000-fold improvement over the drafts of 2002. Tested against a nonredundant collection of 19,079 full-length cDNAs, 97.7% of the genes are aligned, without fragmentation, to the mapped superscaffolds of one or the other genome. We introduce a gene identification procedure for plants that does not rely on similarity to known genes to remove erroneous predictions resulting from transposable elements. Using the available EST data to adjust for residual errors in the predictions, the estimated gene count is at least 38,000 - 40,000. Only 2% - 3% of the genes are unique to any one subspecies, comparable to the amount of sequence that might still be missing. Despite this lack of variation in gene content, there is enormous variation in the intergenic regions. At least a quarter of the two sequences could not be aligned, and where they could be aligned, single nucleotide polymorphism ( SNP) rates varied from as little as 3.0 SNP/kb in the coding regions to 27.6 SNP/kb in the transposable elements. A more inclusive new approach for analyzing duplication history is introduced here. It reveals an ancient whole-genome duplication, a recent segmental duplication on Chromosomes 11 and 12, and massive ongoing individual gene duplications. We find 18 distinct pairs of duplicated segments that cover 65.7% of the genome; 17 of these pairs date back to a common time before the divergence of the grasses. More important, ongoing individual gene duplications provide a never-ending source of raw material for gene genesis and are major contributors to the differences between members of the grass family.

Exploring female graduate students' multifaceted and intersecting roles and identities in a complex educational milieu /

This qualitative phenomenological investigation explored six female Master of Education students' critical understandings of their identity and role negotiations, and their perceptions of environmental conditions that facilitated or impeded their identity explorations and negotiations within the institution. The interweaving of Feminist and Women's Development theories enabled the data to be examined under different, yet complementary, lenses. The data collection strategies included: four to five in-depth semistructured interviews, three take-home activities (involving identity mapping, object and metaphor identification, and strategy development), and the compilation of extensive interview notes as well as researcher reflections. The combination of a constant comparative method and a voice-centered method were used in tandem to analyze the data. Together they uncovered five emergent themes: (a) intricate understandings of key terms; (b) life-long learning and transformative pathways; (c) gender issues; (d) challenges, tensions, and possibilities; as well as (e) personal, professional, and educational implications. The findings underscored the possibility for both a singular static identity and dynamic multifaceted identities to exist in tandem, and the emergence of natural or logical identity intersections, as well as disjointed or colliding identity intersections. Ultimately, it is the continuous negotiation of internal and external spheres that contributes to the complexity and multidimensionality of graduate students' identities.

Factor models, VARMA processes and parameter instability with applications in macroeconomics

Avec les avancements de la technologie de l'information, les données temporelles économiques et financières sont de plus en plus disponibles. Par contre, si les techniques standard de l'analyse des séries temporelles sont utilisées, une grande quantité d'information est accompagnée du problème de dimensionnalité. Puisque la majorité des séries d'intérêt sont hautement corrélées, leur dimension peut être réduite en utilisant l'analyse factorielle. Cette technique est de plus en plus populaire en sciences économiques depuis les années 90. Étant donnée la disponibilité des données et des avancements computationnels, plusieurs nouvelles questions se posent. Quels sont les effets et la transmission des chocs structurels dans un environnement riche en données? Est-ce que l'information contenue dans un grand ensemble d'indicateurs économiques peut aider à mieux identifier les chocs de politique monétaire, à l'égard des problèmes rencontrés dans les applications utilisant des modèles standards? Peut-on identifier les chocs financiers et mesurer leurs effets sur l'économie réelle? Peut-on améliorer la méthode factorielle existante et y incorporer une autre technique de réduction de dimension comme l'analyse VARMA? Est-ce que cela produit de meilleures prévisions des grands agrégats macroéconomiques et aide au niveau de l'analyse par fonctions de réponse impulsionnelles? Finalement, est-ce qu'on peut appliquer l'analyse factorielle au niveau des paramètres aléatoires? Par exemple, est-ce qu'il existe seulement un petit nombre de sources de l'instabilité temporelle des coefficients dans les modèles macroéconomiques empiriques? Ma thèse, en utilisant l'analyse factorielle structurelle et la modélisation VARMA, répond à ces questions à travers cinq articles. Les deux premiers chapitres étudient les effets des chocs monétaire et financier dans un environnement riche en données. Le troisième article propose une nouvelle méthode en combinant les modèles à facteurs et VARMA. Cette approche est appliquée dans le quatrième article pour mesurer les effets des chocs de crédit au Canada. La contribution du dernier chapitre est d'imposer la structure à facteurs sur les paramètres variant dans le temps et de montrer qu'il existe un petit nombre de sources de cette instabilité. Le premier article analyse la transmission de la politique monétaire au Canada en utilisant le modèle vectoriel autorégressif augmenté par facteurs (FAVAR). Les études antérieures basées sur les modèles VAR ont trouvé plusieurs anomalies empiriques suite à un choc de la politique monétaire. Nous estimons le modèle FAVAR en utilisant un grand nombre de séries macroéconomiques mensuelles et trimestrielles. Nous trouvons que l'information contenue dans les facteurs est importante pour bien identifier la transmission de la politique monétaire et elle aide à corriger les anomalies empiriques standards. Finalement, le cadre d'analyse FAVAR permet d'obtenir les fonctions de réponse impulsionnelles pour tous les indicateurs dans l'ensemble de données, produisant ainsi l'analyse la plus complète à ce jour des effets de la politique monétaire au Canada. Motivée par la dernière crise économique, la recherche sur le rôle du secteur financier a repris de l'importance. Dans le deuxième article nous examinons les effets et la propagation des chocs de crédit sur l'économie réelle en utilisant un grand ensemble d'indicateurs économiques et financiers dans le cadre d'un modèle à facteurs structurel. Nous trouvons qu'un choc de crédit augmente immédiatement les diffusions de crédit (credit spreads), diminue la valeur des bons de Trésor et cause une récession. Ces chocs ont un effet important sur des mesures d'activité réelle, indices de prix, indicateurs avancés et financiers. Contrairement aux autres études, notre procédure d'identification du choc structurel ne requiert pas de restrictions temporelles entre facteurs financiers et macroéconomiques. De plus, elle donne une interprétation des facteurs sans restreindre l'estimation de ceux-ci. Dans le troisième article nous étudions la relation entre les représentations VARMA et factorielle des processus vectoriels stochastiques, et proposons une nouvelle classe de modèles VARMA augmentés par facteurs (FAVARMA). Notre point de départ est de constater qu'en général les séries multivariées et facteurs associés ne peuvent simultanément suivre un processus VAR d'ordre fini. Nous montrons que le processus dynamique des facteurs, extraits comme combinaison linéaire des variables observées, est en général un VARMA et non pas un VAR comme c'est supposé ailleurs dans la littérature. Deuxièmement, nous montrons que même si les facteurs suivent un VAR d'ordre fini, cela implique une représentation VARMA pour les séries observées. Alors, nous proposons le cadre d'analyse FAVARMA combinant ces deux méthodes de réduction du nombre de paramètres. Le modèle est appliqué dans deux exercices de prévision en utilisant des données américaines et canadiennes de Boivin, Giannoni et Stevanovic (2010, 2009) respectivement. Les résultats montrent que la partie VARMA aide à mieux prévoir les importants agrégats macroéconomiques relativement aux modèles standards. Finalement, nous estimons les effets de choc monétaire en utilisant les données et le schéma d'identification de Bernanke, Boivin et Eliasz (2005). Notre modèle FAVARMA(2,1) avec six facteurs donne les résultats cohérents et précis des effets et de la transmission monétaire aux États-Unis. Contrairement au modèle FAVAR employé dans l'étude ultérieure où 510 coefficients VAR devaient être estimés, nous produisons les résultats semblables avec seulement 84 paramètres du processus dynamique des facteurs. L'objectif du quatrième article est d'identifier et mesurer les effets des chocs de crédit au Canada dans un environnement riche en données et en utilisant le modèle FAVARMA structurel. Dans le cadre théorique de l'accélérateur financier développé par Bernanke, Gertler et Gilchrist (1999), nous approximons la prime de financement extérieur par les credit spreads. D'un côté, nous trouvons qu'une augmentation non-anticipée de la prime de financement extérieur aux États-Unis génère une récession significative et persistante au Canada, accompagnée d'une hausse immédiate des credit spreads et taux d'intérêt canadiens. La composante commune semble capturer les dimensions importantes des fluctuations cycliques de l'économie canadienne. L'analyse par décomposition de la variance révèle que ce choc de crédit a un effet important sur différents secteurs d'activité réelle, indices de prix, indicateurs avancés et credit spreads. De l'autre côté, une hausse inattendue de la prime canadienne de financement extérieur ne cause pas d'effet significatif au Canada. Nous montrons que les effets des chocs de crédit au Canada sont essentiellement causés par les conditions globales, approximées ici par le marché américain. Finalement, étant donnée la procédure d'identification des chocs structurels, nous trouvons des facteurs interprétables économiquement. Le comportement des agents et de l'environnement économiques peut varier à travers le temps (ex. changements de stratégies de la politique monétaire, volatilité de chocs) induisant de l'instabilité des paramètres dans les modèles en forme réduite. Les modèles à paramètres variant dans le temps (TVP) standards supposent traditionnellement les processus stochastiques indépendants pour tous les TVPs. Dans cet article nous montrons que le nombre de sources de variabilité temporelle des coefficients est probablement très petit, et nous produisons la première évidence empirique connue dans les modèles macroéconomiques empiriques. L'approche Factor-TVP, proposée dans Stevanovic (2010), est appliquée dans le cadre d'un modèle VAR standard avec coefficients aléatoires (TVP-VAR). Nous trouvons qu'un seul facteur explique la majorité de la variabilité des coefficients VAR, tandis que les paramètres de la volatilité des chocs varient d'une façon indépendante. Le facteur commun est positivement corrélé avec le taux de chômage. La même analyse est faite avec les données incluant la récente crise financière. La procédure suggère maintenant deux facteurs et le comportement des coefficients présente un changement important depuis 2007. Finalement, la méthode est appliquée à un modèle TVP-FAVAR. Nous trouvons que seulement 5 facteurs dynamiques gouvernent l'instabilité temporelle dans presque 700 coefficients.

L’effet de la familiarité sur l’identification des locuteurs : pour un perfectionnement de la parade vocale

La présente étude porte sur les effets de la familiarité dans l’identification d’individus en situation de parade vocale. La parade vocale est une technique inspirée d’une procédure paralégale d’identification visuelle d’individus. Elle consiste en la présentation de plusieurs voix avec des aspects acoustiques similaires définis selon des critères reconnus dans la littérature. L’objectif principal de la présente étude était de déterminer si la familiarité d’une voix dans une parade vocale peut donner un haut taux d’identification correcte (> 99 %) de locuteurs. Cette étude est la première à quantifier le critère de familiarité entre l’identificateur et une personne associée à « une voix-cible » selon quatre paramètres liés aux contacts (communications) entre les individus, soit la récence du contact (à quand remonte la dernière rencontre avec l’individu), la durée et la fréquence moyenne du contact et la période pendant laquelle avaient lieu les contacts. Trois différentes parades vocales ont été élaborées, chacune contenant 10 voix d’hommes incluant une voix-cible pouvant être très familière; ce degré de familiarité a été établi selon un questionnaire. Les participants (identificateurs, n = 44) ont été sélectionnés selon leur niveau de familiarité avec la voix-cible. Toutes les voix étaient celles de locuteurs natifs du franco-québécois et toutes avaient des fréquences fondamentales moyennes similaires à la voix-cible (à un semi-ton près). Aussi, chaque parade vocale contenait des énoncés variant en longueur selon un nombre donné de syllabes (1, 4, 10, 18 syll.). Les résultats démontrent qu’en contrôlant le degré de familiarité et avec un énoncé de 4 syllabes ou plus, on obtient un taux d’identification avec une probabilité exacte d’erreur de p < 1 x 10-12. Ces taux d’identification dépassent ceux obtenus actuellement avec des systèmes automatisés.

Überwachung der Vorspannkraft Externer Spannglieder mit Hilfe der Modalanalyse

Aufgrund ihrer Vorteile hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Bauwerkssicherheit ist in Deutschland seit 1998 die externe Vorspannung in Hohlkastenbrücken zur Regelbauweise geworden. Durch Verwendung der austauschbaren externen Vorspannung verspricht man sich im Brückenbau weitere Verbesserungen der Robustheit und damit eine Verlängerung der Lebensdauer. Trotz des besseren Korrosionsschutzes im Vergleich zur internen Vorspannung mit Verbund sind Schäden nicht völlig auszuschließen. Um die Vorteile der externen Vorspannung zu nutzen, ist daher eine periodische Überwachung der Spanngliedkräfte, z. B. während der Hauptprüfung des Bauwerks, durchzuführen. Für die Überwachung der Spanngliedkräfte bei Schrägseilbrücken haben sich die Schwingungsmessmethoden als wirtschaftlich und leistungsfähig erwiesen. Für die Übertragung der Methode auf den Fall der externen Vorspannung, wo kürzere Schwingungslängen vorliegen, waren zusätzliche Untersuchungen hinsichtlich der effektiven Schwingungslänge, der Randbedingungen sowie der effektiven Biegesteifigkeit erforderlich. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Modellkorrekturverfahren, basierend auf der iterativen Anpassung eines F.E.-Modells an die identifizierten Eigenfrequenzen und Eigenformen des Spanngliedes, für die Bestimmung der Spanngliedkräfte verwendet. Dieses Verfahren ermöglicht die Berücksichtigung der Parameter (Schwingungslänge, Randbedingungen und effektive Biegesteifigkeit) bei der Identifikation der effektiven Spanngliedkräfte. Weiterhin ist eine Modellierung jeder beliebigen Spanngliedausbildung, z. B. bei unterschiedlichen Querschnitten in den Verankerungs- bzw. Umlenkbereichen, gewährleistet. Zur Anwendung bei der Ermittlung der Spanngliedkräfte wurde eine spezielle Methode, basierend auf den besonderen dynamischen Eigenschaften der Spannglieder, entwickelt, bei der die zuvor genannten Parameter innerhalb jedes Iterationsschrittes unabhängig korrigiert werden, was zur Robustheit des Identifikationsverfahrens beiträgt. Das entwickelte Verfahren ist in einem benutzerfreundlichen Programmsystem implementiert worden. Die erzielten Ergebnisse wurden mit dem allgemeinen Identifikationsprogramm UPDATE_g2 verglichen; dabei ist eine sehr gute Übereinstimmung festgestellt worden. Beim selbst entwickelten Verfahren wird die benötigte Rechenzeit auf ca. 30 % reduziert [100 sec à 30 sec]. Es bietet sich daher für die unmittelbare Auswertung vor Ort an. Die Parameteridentifikationsverfahren wurden an den Spanngliedern von insgesamt sechs Brücken (vier unterschiedliche Spannverfahren) angewendet. Die Anzahl der getesteten Spannglieder beträgt insgesamt 340. Die Abweichung zwischen den durch Schwingungs-messungen identifizierten und gemessenen (bei einer Brücke durch eine Abhebekontrolle) bzw. aufgebrachten Spanngliedkräften war kleiner als 3 %. Ferner wurden die Auswirkungen äußerer Einflüsse infolge Temperaturschwankungen und Verkehr bei den durchgeführten Messungen untersucht. Bei der praktischen Anwendung sind Besonderheiten aufgetreten, die durch die Verwendung des Modellkorrekturverfahrens weitgehend erfasst werden konnten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung dieses Verfahrens die Genauigkeit im Vergleich mit den bisherigen Schwingungsmessmethoden beachtlich erhöht. Ferner wird eine Erweiterung des Anwendungsbereiches auch auf Spezialfälle (z. B. bei einem unplanmäßigen Anliegen) gewährleistet.

Classification of lactose and mandelic acid THz spectra using subspace and wavelet-packet algorithms

This work compares classification results of lactose, mandelic acid and dl-mandelic acid, obtained on the basis of their respective THz transients. The performance of three different pre-processing algorithms applied to the time-domain signatures obtained using a THz-transient spectrometer are contrasted by evaluating the classifier performance. A range of amplitudes of zero-mean white Gaussian noise are used to artificially degrade the signal-to-noise ratio of the time-domain signatures to generate the data sets that are presented to the classifier for both learning and validation purposes. This gradual degradation of interferograms by increasing the noise level is equivalent to performing measurements assuming a reduced integration time. Three signal processing algorithms were adopted for the evaluation of the complex insertion loss function of the samples under study; a) standard evaluation by ratioing the sample with the background spectra, b) a subspace identification algorithm and c) a novel wavelet-packet identification procedure. Within class and between class dispersion metrics are adopted for the three data sets. A discrimination metric evaluates how well the three classes can be distinguished within the frequency range 0. 1 - 1.0 THz using the above algorithms.

Comparison of subspace and ARX models of a waveguide's terahertz transient response after optimal wavelet filtering

A quasi-optical deembedding technique for characterizing waveguides is demonstrated using wide-band time-resolved terahertz spectroscopy. A transfer function representation is adopted for the description of the signal in the input and output port of the waveguides. The time-domain responses were discretized and the waveguide transfer function was obtained through a parametric approach in the z-domain after describing the system with an AutoRegressive with eXogenous input (ARX), as well as with a state-space model. Prior to the identification procedure, filtering was performed in the wavelet domain to minimize both signal distortion, as well as the noise propagating in the ARX and subspace models. The optimal filtering procedure used in the wavelet domain for the recorded time-domain signatures is described in detail. The effect of filtering prior to the identification procedures is elucidated with the aid of pole-zero diagrams. Models derived from measurements of terahertz transients in a precision WR-8 waveguide adjustable short are presented.

Wavelet filtered modelling applied to measurements of a waveguide's THz time domain response

A quasi-optical de-embedding technique for characterizing waveguides is demonstrated using wideband time-resolved terahertz spectroscopy. A transfer function representation is adopted for the description of the signal in the input and output port of the waveguides. The time domain responses were discretised and the waveguide transfer function was obtained through a parametric approach in the z-domain after describing the system with an ARX as well as with a state space model. Prior to the identification procedure, filtering was performed in the wavelet domain to minimize signal distortion and the noise propagating in the ARX and subspace models. The model identification procedure requires isolation of the phase delay in the structure and therefore the time-domain signatures must be firstly aligned with respect to each other before they are compared. An initial estimate of the number of propagating modes was provided by comparing the measured phase delay in the structure with theoretical calculations that take into account the physical dimensions of the waveguide. Models derived from measurements of THz transients in a precision WR-8 waveguide adjustable short will be presented.

Building a tropical-extratropical cloud band metbot

An automated cloud band identification procedure is developed that captures the meteorology of such events over southern Africa. This “metbot” is built upon a connected component labelling method that enables blob detection in various atmospheric fields. Outgoing longwave radiation is used to flag candidate cloud band days by thresholding the data and requiring detected blobs to have sufficient latitudinal extent and exhibit positive tilt. The Laplacian operator is used on gridded reanalysis variables to highlight other features of meteorological interest. The ability of this methodology to capture the significant meteorology and rainfall of these synoptic systems is tested in a case study. Usefulness of the metbot in understanding event to event similarities of meteorological features is demonstrated, highlighting features previous studies have noted as key ingredients to cloud band development in the region. Moreover, this allows the presentation of a composite cloud band life cycle for southern Africa events. The potential of metbot to study multiscale interactions is discussed, emphasising its key strength: the ability to retain details of extreme and infrequent events. It automatically builds a database that is ideal for research questions focused on the influence of intraseasonal to interannual variability processes on synoptic events. Application of the method to convergence zone studies and atmospheric river descriptions is suggested. In conclusion, a relation-building metbot can retain details that are often lost with object-based methods but are crucial in case studies. Capturing and summarising these details may be necessary to develop deeper process-level understanding of multiscale interactions.