A statistical shape model of the human second cervical vertebra.

PURPOSE: Statistical shape and appearance models play an important role in reducing the segmentation processing time of a vertebra and in improving results for 3D model development. Here, we describe the different steps in generating a statistical shape model (SSM) of the second cervical vertebra (C2) and provide the shape model for general use by the scientific community. The main difficulties in its construction are the morphological complexity of the C2 and its variability in the population. METHODS: The input dataset is composed of manually segmented anonymized patient computerized tomography (CT) scans. The alignment of the different datasets is done with the procrustes alignment on surface models, and then, the registration is cast as a model-fitting problem using a Gaussian process. A principal component analysis (PCA)-based model is generated which includes the variability of the C2. RESULTS: The SSM was generated using 92 CT scans. The resulting SSM was evaluated for specificity, compactness and generalization ability. The SSM of the C2 is freely available to the scientific community in Slicer (an open source software for image analysis and scientific visualization) with a module created to visualize the SSM using Statismo, a framework for statistical shape modeling. CONCLUSION: The SSM of the vertebra allows the shape variability of the C2 to be represented. Moreover, the SSM will enable semi-automatic segmentation and 3D model generation of the vertebra, which would greatly benefit surgery planning.

The Innovation Process – Aiming towards Innovativeness in a Construction Company

The bachelor’s thesis concentrates on the innovativeness in the construction industry. The purpose of the thesis is to define the innovation as a concept reflected on a context of the construction industry. The second objective is to examine how the construction companies could foster and increase the innovativeness. The third objective was to find out tools, methods and phases of the front-end of the innovation process. The construction industry is often considered as a traditional and an old-fashioned manufacturing industry. The innovation or the innovativeness rarely linked to the construction industry. Productivity is a common problem in the construction industry. The construction industry needs to increase the productivity to compete in a globalized world. The productivity can be increased by the innovation. The thesis based on a literature review. The findings from the literature include a description of the innovation as a concept, the innovative culture and the innovation process as a context of the construction industry. The phases of the front-end of the innovation process were explained. Customers centered approach was taken into account in the innovation process. The required tools and methods for managing the front-end of the innovation process were illustrated. The thesis ensures the importance of the innovation facing challenges of the construction industry. Managing the front-end of the innovation is the most important aspect to stand out from the less innovative companies. To take a full advantage of the innovation companies cannot fear of changes. The innovation process requires a full support of the top management of the company. Taking into consideration a theoretical aspect of the thesis a further research is required to respond practical needs of the company. Tools and methods should be considered according the company’s needs and activities. Company’s existing state and culture should be examined before implementing the front-end of the innovation process to ensure the functionality.

Innovative Culture – Searching for Innovativeness in a Construction Company

The purpose of the thesis is to study innovativeness in a context of the construction industry especially the front-end of the innovation process. The construction industry is often considered an old-fashioned manufacturing industry. Innovations and innovativeness are rarely linked to the industry. The construction industry, as well as other industries in Finland, is facing challenges such as productivity, the climate change and internationalization. The meaning of innovations is greater than ever in continuously changing markets, for standing out from competitors or increasing the competitiveness. Traditional production methods, tight building regulations, unique buildings, one-of-a-kind project organizations and highlighting the cheapest price in building contracts are particular challenges in the construction industry. The research questions of the thesis were: - What kind of factors shift the existing company culture towards innovativeness? - What are the phases of the front-end of the innovation process? - What kind of tools and methods enable managing the front-end of the innovation process? The theoretical part of the thesis bases on the literature review. The research methodology of the empirical part was the action research and qualitative approach. Empirical data was collected by the theme interviews from three companies. The results were practical methods and experiences from innovation activities of the companies. The results of the thesis can be clarified as follows: enhancement of the innovation activities requires support and commitment of the top management, innovative culture and innovation strategy. Innovativeness can be promoted by systematical methods for example collecting ideas from employees. Controlling and managing the front-end phase is essential to succeeding. Despite that managing the front-end is the most challenging part of the innovation process, development and management of that save companies’ money, resources and prevents useless investments. Further clarification and studies are needed to find out furthermore functional tools and methods to manage innovations and implementing them to the culture of the companies.

Fuzzy tolerance/equivalence relations from intersection, union and complement operators and their application to a clustering method

This master thesis work introduces the fuzzy tolerance/equivalence relation and its application in cluster analysis. The work presents about the construction of fuzzy equivalence relations using increasing generators. Here, we investigate and research on the role of increasing generators for the creation of intersection, union and complement operators. The objective is to develop different varieties of fuzzy tolerance/equivalence relations using different varieties of increasing generators. At last, we perform a comparative study with these developed varieties of fuzzy tolerance/equivalence relations in their application to a clustering method.

Complex takes shape

View of the progress of the Mackenzie Chown Complex several months into construction.

Later Construction

View after several months of construction showing the complex taking shape.

La culture du travail de rue : une construction quotidienne

La présente étude propose d’éclairer la dynamique interactive de construction quotidienne de la culture du travail de rue. Tel qu’elle est présentée au premier chapitre, cette piste de recherche fait écho à différentes préoccupations soulevées par l’indétermination des conditions d’existence et d’exercice du travail de rue aux niveaux de la légitimation sociale de cette pratique, de sa consolidation organisationnelle, de son articulation méthodologique et de l’identification professionnelle de ses praticiens. Après avoir mis en relief les contraintes et défis engendrés par ces différentes formes d’incertitude, la problématique met en lumière l’opportunité de voir dans cette indétermination un révélateur des processus quotidiens de construction culturelle du travail de rue. Un deuxième chapitre présente le cadre théorique constructiviste, interactionniste et ethnométhodologique qui a inspiré la conception de la culture adoptée dans cette recherche. Un troisième chapitre résume la stratégie ethnographique de l’enquête de terrain menée dans l’univers du travail de rue par le biais d’une démarche d’observation participante d’une année au sein d’une équipe locale de travailleurs de rue et des espaces associatifs fréquentés par ces acteurs à l’échelle régionale, provinciale et internationale. Empruntant la métaphore dramaturgique d’Erving Goffman pour décrire « la mise en scène de la vie quotidienne » des travailleurs de rue, une deuxième section d’analyse des données décrit en trois chapitres les interactions sociales des travailleurs de rue dans les « coulisses » de leurs espaces entre pairs, « dans le décor du milieu » à la rencontre de leurs « publics » ainsi que lors de « représentation de leur rôle » en situation d’intervention. Recourant à des récits d’observation et à divers exemples, chacun de ces chapitres explicite les activités routinières et les conversations ordinaires qui prennent forme dans ces différents contextes d’interaction sociale. Le quatrième chapitre décrit la quotidienneté de ma propre incursion comme chercheure dans l’univers des travailleurs de rue et celle dont j’ai été témoin dans la dynamique de l’équipe qui m’a accueillie pendant une année sur une base hebdomadaire. Le cinquième chapitre raconte la vie de tous les jours ayant cours à travers l’intégration des travailleurs de rue sur le terrain et l’activation de leur rôle dans le milieu. Le sixième chapitre reflète différentes manières dont les travailleurs de rue s’inscrivent au quotidien dans des situations d’intervention avec les personnes du milieu et avec les acteurs de la communauté. Un septième chapitre dégage de la description de cet assemblage de routines et de codes de langage des travailleurs de rue une interprétation des processus et des produits de la « culturation » de cette pratique, c’est-à-dire une certaine lecture des processus interactifs de production de cette culture et de la constellation de significations produites et mobilisées par les acteurs impliqués.

La construction de l'espace relationnel chez l'enfant de 5 à 10 ans en lien avec l'ordinateur

Ce mémoire tente de comprendre comment l’enfant en bas âge construit son espace relationnel en lien avec l’ordinateur, en s’inspirant de la nouvelle sociologie de l’enfance qui reconnaît celui-ci comme un acteur socialement compétent ayant un pouvoir de création. Suite à une série d’entrevues, faites auprès de six jeunes enfants, il semble que ces derniers peuplent leur espace relationnel en attribuant des rôles à ceux qui les entourent (joueur, travailleur, enseignant, apprenant, etc.). Poussant un peu plus loin ma réflexion, trois dimensions se sont démarquées, venant agir comme liants des multiples trajectoires (Massey, 2005) qui coïncident et, par conséquent, forment l’espace relationnel de l’enfant: l’inconciliabilité, l’émancipation et l’affectivité. Ces trois dimensions sont à mon avis essentielles pour comprendre pleinement comment l’enfant conçoit et vit ses relations autour de l’ordinateur.

Clustering algorithms and shape factor methods to discriminate among small GTPase phenotypes using DIC image analysis.

Naïvement perçu, le processus d’évolution est une succession d’événements de duplication et de mutations graduelles dans le génome qui mènent à des changements dans les fonctions et les interactions du protéome. La famille des hydrolases de guanosine triphosphate (GTPases) similaire à Ras constitue un bon modèle de travail afin de comprendre ce phénomène fondamental, car cette famille de protéines contient un nombre limité d’éléments qui diffèrent en fonctionnalité et en interactions. Globalement, nous désirons comprendre comment les mutations singulières au niveau des GTPases affectent la morphologie des cellules ainsi que leur degré d’impact sur les populations asynchrones. Mon travail de maîtrise vise à classifier de manière significative différents phénotypes de la levure Saccaromyces cerevisiae via l’analyse de plusieurs critères morphologiques de souches exprimant des GTPases mutées et natives. Notre approche à base de microscopie et d’analyses bioinformatique des images DIC (microscopie d’interférence différentielle de contraste) permet de distinguer les phénotypes propres aux cellules natives et aux mutants. L’emploi de cette méthode a permis une détection automatisée et une caractérisation des phénotypes mutants associés à la sur-expression de GTPases constitutivement actives. Les mutants de GTPases constitutivement actifs Cdc42 Q61L, Rho5 Q91H, Ras1 Q68L et Rsr1 G12V ont été analysés avec succès. En effet, l’implémentation de différents algorithmes de partitionnement, permet d’analyser des données qui combinent les mesures morphologiques de population native et mutantes. Nos résultats démontrent que l’algorithme Fuzzy C-Means performe un partitionnement efficace des cellules natives ou mutantes, où les différents types de cellules sont classifiés en fonction de plusieurs facteurs de formes cellulaires obtenus à partir des images DIC. Cette analyse démontre que les mutations Cdc42 Q61L, Rho5 Q91H, Ras1 Q68L et Rsr1 G12V induisent respectivement des phénotypes amorphe, allongé, rond et large qui sont représentés par des vecteurs de facteurs de forme distincts. Ces distinctions sont observées avec différentes proportions (morphologie mutante / morphologie native) dans les populations de mutants. Le développement de nouvelles méthodes automatisées d’analyse morphologique des cellules natives et mutantes s’avère extrêmement utile pour l’étude de la famille des GTPases ainsi que des résidus spécifiques qui dictent leurs fonctions et réseau d’interaction. Nous pouvons maintenant envisager de produire des mutants de GTPases qui inversent leur fonction en ciblant des résidus divergents. La substitution fonctionnelle est ensuite détectée au niveau morphologique grâce à notre nouvelle stratégie quantitative. Ce type d’analyse peut également être transposé à d’autres familles de protéines et contribuer de manière significative au domaine de la biologie évolutive.

Construction d'un Atlas 3D numérique de la cornée humaine par recalage d'images

Nous proposons de construire un atlas numérique 3D contenant les caractéristiques moyennes et les variabilités de la morphologie d’un organe. Nos travaux seront appliqués particulièrement à la construction d'un atlas numérique 3D de la totalité de la cornée humaine incluant la surface antérieure et postérieure à partir des cartes topographiques fournies par le topographe Orbscan II. Nous procédons tout d'abord par normalisation de toute une population de cornées. Dans cette étape, nous nous sommes basés sur l'algorithme de recalage ICP (iterative closest point) pour aligner simultanément les surfaces antérieures et postérieures d'une population de cornée vers les surfaces antérieure et postérieure d'une cornée de référence. En effet, nous avons élaboré une variante de l'algorithme ICP adapté aux images (cartes) de cornées qui tient compte de changement d'échelle pendant le recalage et qui se base sur la recherche par voisinage via la distance euclidienne pour établir la correspondance entre les points. Après, nous avons procédé pour la construction de l'atlas cornéen par le calcul des moyennes des élévations de surfaces antérieures et postérieures recalées et leurs écarts-types associés. Une population de 100 cornées saines a été utilisée pour construire l'atlas cornéen normal. Pour visualiser l’atlas, on a eu recours à des cartes topographiques couleurs similairement à ce qu’offrent déjà les systèmes topographiques actuels. Enfin, des observations ont été réalisées sur l'atlas cornéen reflétant sa précision et permettant de développer une meilleure connaissance de l’anatomie cornéenne.

Construction interactive de BRDFs par simulation 2D de micro-géométries en couches multiples

Les modèles de réflexion complexes, avec leurs nombreux paramètres dont certains restent non intuitifs, sont difficiles à contrôler pour obtenir une apparence désirée. De plus, même si un artiste peut plus aisément comprendre la forme de la micro-géométrie d'une surface, sa modélisation en 3D et sa simulation en 4D demeurent extrêmement fastidieuses et coûteuses en mémoire. Nous proposons une solution intermédiaire, où l'artiste représente en 2D une coupe dans un matériau, en dessinant une micro-géométrie de surface en multi-couches. Une simulation efficace par lancer de rayons en seulement 2D capture les distributions de lumière affectées par les micro-géométries. La déviation hors-plan est calculée automatiquement de façon probabiliste en fonction de la normale au point d'intersection et de la direction du rayon incident. Il en résulte des BRDFs isotropes complètes et complexes, simulées à des vitesses interactives, et permettant ainsi une édition interactive de l'apparence de réflectances riches et variées.

Tectonique moléculaire : vers l'utilisation du dispirofluorène-indénofluorène comme unité de construction pour bâtir des réseaux cristallins poreux

La chimie supramoléculaire est un domaine qui suscite depuis quelques années un intérêt grandissant. Le domaine s’appuie sur les interactions intermoléculaires de façon à contrôler l’organisation moléculaire et ainsi moduler les propriétés des matériaux. La sélection et le positionnement adéquat de groupes fonctionnels, utilisés en combinaison avec un squelette moléculaire particulier, permet d’anticiper la façon dont une molécule interagira avec les molécules avoisinantes. Cette stratégie de construction, nommé tectonique moléculaire, fait appel à la conception de molécules appelées tectons (du mot grec signifiant bâtisseur) pouvant s’orienter de façon prévisible par le biais d’interactions faibles et ainsi générer des architectures supramoléculaires inédites. Les tectons utilisent les forces intermoléculaires mises à leur disposition pour s’orienter de façon prédéterminée et ainsi contrecarrer la tendance à s’empiler de la manière la plus compacte possible. Pour ce faire, les tectons sont munies de diverses groupes fonctionnels, aussi appelés groupes de reconnaissance, qui agiront comme guide lors de l’assemblage moléculaire. Le choix du squelette moléculaire du tecton revêt une importance capitale puisqu’il doit permettre une orientation optimale des groupes de reconnaissance. La stratégie de la tectonique moléculaire, utilisée conjointement avec la cristallisation, ouvre la porte à un domaine de la chimie supramoléculaire appelé le génie cristallin. Le génie cristallin permet l’obtention de réseaux cristallins poreux soutenus par des interactions faibles, pouvant accueillir des molécules invitées. Bien que toutes les interactions faibles peuvent être mises à contribution, le pont hydrogène est l’interaction prédominante en ce qui a trait aux réseaux cristallins supramoléculaires. La force, la directionnalité ainsi que la versatilité font du pont hydrogène l’interaction qui, à ce jour, a eu le plus grand impact dans le domaine du génie cristallin. Un des groupements de reconnaissance particulièrement intéressants en génie cristallin, faisant appel aux ponts hydrogène et offrant plusieurs motifs d’interaction, est l’unité 2,4-diamino-1,3,5-triazinyle. L’utilisation de ce groupement de reconnaissance conjointement avec un cœur moléculaire en forme de croix d’Onsager, qui défavorise l’empilement compact, permet l’obtention de valeurs de porosités élevées, comme c’est le cas pour le 2,2’,7,7’-tétrakis(2,4-diamino-1,3,5-triazin-6-yl)-9,9’-spirobi[9H-fluorène]. Nous présentons ici une extension du travail effectué sur les cœurs spirobifluorényles en décrivant la synthèse et l’analyse structurale de molécules avec une unité dispirofluorène-indénofluorényle comme cœur moléculaire. Ce cœur moléculaire exhibe les mêmes caractéristiques structurales que le spirobifluorène, soit une topologie rigide en forme de croix d’Onsager défavorisant l’empilement compact. Nous avons combiné les cœurs dispirofluorène-indénofluorényles avec différents groupements de reconnaissance de façon à étudier l’influence de l’élongation du cœur moléculaire sur le réseau cristallin, en particulier sur le volume accessible aux molécules invitées.

Analyse de maillages surfaciques par construction et comparaison de modèles moyens et par décomposition par graphes s’appuyant sur les courbures discrètes : application à l’étude de la cornée humaine

Réalisé en cotutelle avec Aix Marseille Université.

A study on semigroup action on fuzzy subsets, inverse fuzzy automata and related topics

This thesis comprises five chapters including the introductory chapter. This includes a brief introduction and basic definitions of fuzzy set theory and its applications, semigroup action on sets, finite semigroup theory, its application in automata theory along with references which are used in this thesis. In the second chapter we defined an S-fuzzy subset of X with the extension of the notion of semigroup action of S on X to semigroup action of S on to a fuzzy subset of X using Zadeh's maximal extension principal and proved some results based on this. We also defined an S-fuzzy morphism between two S-fuzzy subsets of X and they together form a category S FSETX. Some general properties and special objects in this category are studied and finally proved that S SET and S FSET are categorically equivalent. Further we tried to generalize this concept to the action of a fuzzy semigroup on fuzzy subsets. As an application, using the above idea, we convert a _nite state automaton to a finite fuzzy state automaton. A classical automata determine whether a word is accepted by the automaton where as a _nite fuzzy state automaton determine the degree of acceptance of the word by the automaton. 1.5. Summary of the Thesis 17 In the third chapter we de_ne regular and inverse fuzzy automata, its construction, and prove that the corresponding transition monoids are regular and inverse monoids respectively. The languages accepted by an inverse fuzzy automata is an inverse fuzzy language and we give a characterization of an inverse fuzzy language. We study some of its algebraic properties and prove that the collection IFL on an alphabet does not form a variety since it is not closed under inverse homomorphic images. We also prove some results based on the fact that a semigroup is inverse if and only if idempotents commute and every L-class or R-class contains a unique idempotent. Fourth chapter includes a study of the structure of the automorphism group of a deterministic faithful inverse fuzzy automaton and prove that it is equal to a subgroup of the inverse monoid of all one-one partial fuzzy transformations on the state set. In the fifth chapter we define min-weighted and max-weighted power automata study some of its algebraic properties and prove that a fuzzy automaton and the fuzzy power automata associated with it have the same transition monoids. The thesis ends with a conclusion of the work done and the scope of further study.

Programmable Self-Assembly: Constructing Global Shape using Biologically-inspire

In this thesis I present a language for instructing a sheet of identically-programmed, flexible, autonomous agents (``cells'') to assemble themselves into a predetermined global shape, using local interactions. The global shape is described as a folding construction on a continuous sheet, using a set of axioms from paper-folding (origami). I provide a means of automatically deriving the cell program, executed by all cells, from the global shape description. With this language, a wide variety of global shapes and patterns can be synthesized, using only local interactions between identically-programmed cells. Examples include flat layered shapes, all plane Euclidean constructions, and a variety of tessellation patterns. In contrast to approaches based on cellular automata or evolution, the cell program is directly derived from the global shape description and is composed from a small number of biologically-inspired primitives: gradients, neighborhood query, polarity inversion, cell-to-cell contact and flexible folding. The cell programs are robust, without relying on regular cell placement, global coordinates, or synchronous operation and can tolerate a small amount of random cell death. I show that an average cell neighborhood of 15 is sufficient to reliably self-assemble complex shapes and geometric patterns on randomly distributed cells. The language provides many insights into the relationship between local and global descriptions of behavior, such as the advantage of constructive languages, mechanisms for achieving global robustness, and mechanisms for achieving scale-independent shapes from a single cell program. The language suggests a mechanism by which many related shapes can be created by the same cell program, in the manner of D'Arcy Thompson's famous coordinate transformations. The thesis illuminates how complex morphology and pattern can emerge from local interactions, and how one can engineer robust self-assembly.