Evaluation and comparison of current fetal ultrasound image segmentation methods for biometric measurements: a grand challenge.

This paper presents the evaluation results of the methods submitted to Challenge US: Biometric Measurements from Fetal Ultrasound Images, a segmentation challenge held at the IEEE International Symposium on Biomedical Imaging 2012. The challenge was set to compare and evaluate current fetal ultrasound image segmentation methods. It consisted of automatically segmenting fetal anatomical structures to measure standard obstetric biometric parameters, from 2D fetal ultrasound images taken on fetuses at different gestational ages (21 weeks, 28 weeks, and 33 weeks) and with varying image quality to reflect data encountered in real clinical environments. Four independent sub-challenges were proposed, according to the objects of interest measured in clinical practice: abdomen, head, femur, and whole fetus. Five teams participated in the head sub-challenge and two teams in the femur sub-challenge, including one team who tackled both. Nobody attempted the abdomen and whole fetus sub-challenges. The challenge goals were two-fold and the participants were asked to submit the segmentation results as well as the measurements derived from the segmented objects. Extensive quantitative (region-based, distance-based, and Bland-Altman measurements) and qualitative evaluation was performed to compare the results from a representative selection of current methods submitted to the challenge. Several experts (three for the head sub-challenge and two for the femur sub-challenge), with different degrees of expertise, manually delineated the objects of interest to define the ground truth used within the evaluation framework. For the head sub-challenge, several groups produced results that could be potentially used in clinical settings, with comparable performance to manual delineations. The femur sub-challenge had inferior performance to the head sub-challenge due to the fact that it is a harder segmentation problem and that the techniques presented relied more on the femur's appearance.

Methods for Region Based Paper Surface Roughness Measurement

Paperin pinnan karheus on yksi paperin laatukriteereistä. Sitä mitataan fyysisestipaperin pintaa mittaavien laitteiden ja optisten laitteiden avulla. Mittaukset vaativat laboratorioolosuhteita, mutta nopeammille, suoraan linjalla tapahtuville mittauksilla olisi tarvetta paperiteollisuudessa. Paperin pinnan karheus voidaan ilmaista yhtenä näytteelle kohdistuvana karheusarvona. Tässä työssä näyte on jaettu merkitseviin alueisiin, ja jokaiselle alueelle on laskettu erillinen karheusarvo. Karheuden mittaukseen on käytetty useita menetelmiä. Yleisesti hyväksyttyä tilastollista menetelmää on käytetty tässä työssä etäisyysmuunnoksen lisäksi. Paperin pinnan karheudenmittauksessa on ollut tarvetta jakaa analysoitava näyte karheuden perusteella alueisiin. Aluejaon avulla voidaan rajata näytteestä selvästi karheampana esiintyvät alueet. Etäisyysmuunnos tuottaa alueita, joita on analysoitu. Näistä alueista on muodostettu yhtenäisiä alueita erilaisilla segmentointimenetelmillä. PNN -menetelmään (Pairwise Nearest Neighbor) ja naapurialueiden yhdistämiseen perustuvia algoritmeja on käytetty.Alueiden jakamiseen ja yhdistämiseen perustuvaa lähestymistapaa on myös tarkasteltu. Segmentoitujen kuvien validointi on yleensä tapahtunut ihmisen tarkastelemana. Tämän työn lähestymistapa on verrata yleisesti hyväksyttyä tilastollista menetelmää segmentoinnin tuloksiin. Korkea korrelaatio näiden tulosten välillä osoittaa onnistunutta segmentointia. Eri kokeiden tuloksia on verrattu keskenään hypoteesin testauksella. Työssä on analysoitu kahta näytesarjaa, joidenmittaukset on suoritettu OptiTopolla ja profilometrillä. Etäisyysmuunnoksen aloitusparametrit, joita muutettiin kokeiden aikana, olivat aloituspisteiden määrä ja sijainti. Samat parametrimuutokset tehtiin kaikille algoritmeille, joita käytettiin alueiden yhdistämiseen. Etäisyysmuunnoksen jälkeen korrelaatio oli voimakkaampaa profilometrillä mitatuille näytteille kuin OptiTopolla mitatuille näytteille. Segmentoiduilla OptiTopo -näytteillä korrelaatio parantui voimakkaammin kuin profilometrinäytteillä. PNN -menetelmän tuottamilla tuloksilla korrelaatio oli paras.

Algorithms and cryptographic protocols using elliptic curves

En els darrers anys, la criptografia amb corbes el.líptiques ha adquirit una importància creixent, fins a arribar a formar part en la actualitat de diferents estàndards industrials. Tot i que s'han dissenyat variants amb corbes el.líptiques de criptosistemes clàssics, com el RSA, el seu màxim interès rau en la seva aplicació en criptosistemes basats en el Problema del Logaritme Discret, com els de tipus ElGamal. En aquest cas, els criptosistemes el.líptics garanteixen la mateixa seguretat que els construïts sobre el grup multiplicatiu d'un cos finit primer, però amb longituds de clau molt menor. Mostrarem, doncs, les bones propietats d'aquests criptosistemes, així com els requeriments bàsics per a que una corba sigui criptogràficament útil, estretament relacionat amb la seva cardinalitat. Revisarem alguns mètodes que permetin descartar corbes no criptogràficament útils, així com altres que permetin obtenir corbes bones a partir d'una de donada. Finalment, descriurem algunes aplicacions, com són el seu ús en Targes Intel.ligents i sistemes RFID, per concloure amb alguns avenços recents en aquest camp.

Statistical modelling of CSP solving algorithms performance

The goal of this work is to try to create a statistical model, based only on easily computable parameters from the CSP problem to predict runtime behaviour of the solving algorithms, and let us choose the best algorithm to solve the problem. Although it seems that the obvious choice should be MAC, experimental results obtained so far show, that with big numbers of variables, other algorithms perfom much better, specially for hard problems in the transition phase.

Automatic Segmentation of the Eye in 3D Magnetic Resonance Imaging: A Novel Statistical Shape Model for Treatment Planning of Retinoblastoma.

PURPOSE: Proper delineation of ocular anatomy in 3-dimensional (3D) imaging is a big challenge, particularly when developing treatment plans for ocular diseases. Magnetic resonance imaging (MRI) is presently used in clinical practice for diagnosis confirmation and treatment planning for treatment of retinoblastoma in infants, where it serves as a source of information, complementary to the fundus or ultrasonographic imaging. Here we present a framework to fully automatically segment the eye anatomy for MRI based on 3D active shape models (ASM), and we validate the results and present a proof of concept to automatically segment pathological eyes. METHODS AND MATERIALS: Manual and automatic segmentation were performed in 24 images of healthy children's eyes (3.29 ± 2.15 years of age). Imaging was performed using a 3-T MRI scanner. The ASM consists of the lens, the vitreous humor, the sclera, and the cornea. The model was fitted by first automatically detecting the position of the eye center, the lens, and the optic nerve, and then aligning the model and fitting it to the patient. We validated our segmentation method by using a leave-one-out cross-validation. The segmentation results were evaluated by measuring the overlap, using the Dice similarity coefficient (DSC) and the mean distance error. RESULTS: We obtained a DSC of 94.90 ± 2.12% for the sclera and the cornea, 94.72 ± 1.89% for the vitreous humor, and 85.16 ± 4.91% for the lens. The mean distance error was 0.26 ± 0.09 mm. The entire process took 14 seconds on average per eye. CONCLUSION: We provide a reliable and accurate tool that enables clinicians to automatically segment the sclera, the cornea, the vitreous humor, and the lens, using MRI. We additionally present a proof of concept for fully automatically segmenting eye pathology. This tool reduces the time needed for eye shape delineation and thus can help clinicians when planning eye treatment and confirming the extent of the tumor.

All-sky search algorithms for monochromatic signals in bar gravitational wave detector data

In this paper we design and develop several filtering strategies for the analysis of data generated by a resonant bar gravitational wave (GW) antenna, with the goal of assessing the presence (or absence) therein of long-duration monochromatic GW signals, as well as the eventual amplitude and frequency of the signals, within the sensitivity band of the detector. Such signals are most likely generated in the fast rotation of slightly asymmetric spinning stars. We develop practical procedures, together with a study of their statistical properties, which will provide us with useful information on the performance of each technique. The selection of candidate events will then be established according to threshold-crossing probabilities, based on the Neyman-Pearson criterion. In particular, it will be shown that our approach, based on phase estimation, presents a better signal-to-noise ratio than does pure spectral analysis, the most common approach.

Wood Volume Measurement Using Color Images

Tämä työ käsittelee puutukkien tilavuuden mittaamista värikonenäön avulla. Värikuvat on saatu Simpeleellä olevan metsäteollisuusyrityksen hiomosta. Työssä esitetään perusteellisesti matemaattinen teoria, joka liittyy käytettyihin kuvankäsittelymenetelmiin, kuten luokitteluun, kohinan poistoon ja tukkien segmentointiin. Esitetyt menetelmät implementointiin käytännössä ja eri menetelmillä saatuja tuloksia vertailtiin keskenään. Kuvankäsittelyalgoritmit on implementoitu Matlab 6.0:n avulla. Pääasiassa käytettiin uusinta Image Processing Toolboxia, joka on versio 3.0. Tämä työn näkökulma on pääasiassa käytäntöön soveltava, koska metsäteollsuus on korkealla tasolla Suomessa ja siellä on paljon alan yrityksiä, joissa tässä työssä kehitettyä menetelmää voidaan hyödyntää.

A Segmentation Model for Hi-tech Business Markets

Segmentointi on strateginen työkalu, joka tehostaa yrityksen resurssien käyttöä ja siten vaikuttaa kaikkiin asiakkuuksiin liittyviin liiketoimintaprosesseihin. Työn tavoitteena oli muodostaa segmentointimalli (sisältää sekä segmentointiprosessin että kriteerit) yritysinternetmarkkinoille. Työn tuloksia voidaan kuitenkin tulkita ja soveltaa laajemmin korkean teknologian yrityspalvelumarkkinoille. Tämä tutkielma lisää tietämystämme ja tarjoaa uudenlaisen näkemyksen segmentointiin korkean teknologian yrityspalvelumarkkinoilla. Työssä kuvataan korkean teknologian ja yritys- sekä palvelumarkkinoinnin erityispiirteitä ja kuinka nämä tekijät vaikuttavat segmentointimallin. Tutkimuksessa selvitettiin kohdeyrityksen nykyiset segmentointikäytännöt henkilökohtaisin asiantuntijahaastatteluin. Haastatteluiden avulla luotiin kuva nykyisistä lähestymistavoista sekä niiden lähtökohdista, vahvuuksista ja haasteista. Haastatteluiden analysoinnin jälkeen perustettiin projekti segmentoinnin kehittämiseksi. Työ tuloksena luotiin segmentointimalli, joka tarjoaa vankan perustan segmentoinnin kehittämiselle jatkuvana prosessina. Työssä esitetään segmentoinnin integroimista yrityksen asiakkuuksiin liittyviin liiketoimintaprosesseihin, joka usein puuttuu aiemmista töistä, sekä informaationkulun tehostamista segmentoinnin hyödyntämiseksi tehokkaammin. Segmentointi on strateginen työkalu ja vaatii siksi ylemmän johdon tuen ja sitoutumisen. Oikein sovellettuna segmentointi tarjoaa liiketoiminnalle mahdollisuuden merkittäviin etuihin kuten asiakastyytyväisyyden ja kannattavuuden kehittämiseen.

MorphoGraphX: A platform for quantifying morphogenesis in 4D.

Morphogenesis emerges from complex multiscale interactions between genetic and mechanical processes. To understand these processes, the evolution of cell shape, proliferation and gene expression must be quantified. This quantification is usually performed either in full 3D, which is computationally expensive and technically challenging, or on 2D planar projections, which introduces geometrical artifacts on highly curved organs. Here we present MorphoGraphX ( www.MorphoGraphX.org), a software that bridges this gap by working directly with curved surface images extracted from 3D data. In addition to traditional 3D image analysis, we have developed algorithms to operate on curved surfaces, such as cell segmentation, lineage tracking and fluorescence signal quantification. The software's modular design makes it easy to include existing libraries, or to implement new algorithms. Cell geometries extracted with MorphoGraphX can be exported and used as templates for simulation models, providing a powerful platform to investigate the interactions between shape, genes and growth.

Social network extraction and analysis based on multimodal dyadic interaction

Social interactions are a very important component in people"s lives. Social network analysis has become a common technique used to model and quantify the properties of social interactions. In this paper, we propose an integrated framework to explore the characteristics of a social network extracted from multimodal dyadic interactions. For our study, we used a set of videos belonging to New York Times" Blogging Heads opinion blog. The Social Network is represented as an oriented graph, whose directed links are determined by the Influence Model. The links" weights are a measure of the"influence" a person has over the other. The states of the Influence Model encode automatically extracted audio/visual features from our videos using state-of-the art algorithms. Our results are reported in terms of accuracy of audio/visual data fusion for speaker segmentation and centrality measures used to characterize the extracted social network.

Exploring Different Types of Sharing: A Proposed Segmentation of the Market for "Sharing Businesses"

Sharing instead of buying is regaining traction among today's consumers. This study aims at identifying segments of sharing consumers to unearth potentially viable clusters of a consumer behavior that is a market of growing economic relevance. By means of a qualitative study and a survey with a roughly representative sample of 1121 Swiss-German and German consumers, a set of trait-related, motivational, and perceived socioeconomic variables is identified that can be used to group individuals into segments that differ with regard to their approach to sharing. A cluster analysis based on these variables suggests four potential clusters of sharing consumers-sharing idealists, sharing opponents, sharing pragmatists, and sharing normatives. Two sets of testable propositions are derived that can guide further research in this domain and pave the way to a more targeted approach to the growing market of "sharing" businesses.

Segmentation model for small and medium size business sector: Case Oy Compaq Computer Ab

Markkinasegmentointi nousi esiin ensi kerran jo 50-luvulla ja se on ollut siitä lähtien yksi markkinoinnin peruskäsitteistä. Suuri osa segmentointia käsittelevästä tutkimuksesta on kuitenkin keskittynyt kuluttajamarkkinoiden segmentointiin yritys- ja teollisuusmarkkinoiden segmentoinnin jäädessä vähemmälle huomiolle. Tämän tutkimuksen tavoitteena on luoda segmentointimalli teollismarkkinoille tietotekniikan tuotteiden ja palveluiden tarjoajan näkökulmasta. Tarkoituksena on selvittää mahdollistavatko case-yrityksen nykyiset asiakastietokannat tehokkaan segmentoinnin, selvittää sopivat segmentointikriteerit sekä arvioida tulisiko tietokantoja kehittää ja kuinka niitä tulisi kehittää tehokkaamman segmentoinnin mahdollistamiseksi. Tarkoitus on luoda yksi malli eri liiketoimintayksiköille yhteisesti. Näin ollen eri yksiköiden tavoitteet tulee ottaa huomioon eturistiriitojen välttämiseksi. Tutkimusmetodologia on tapaustutkimus. Lähteinä tutkimuksessa käytettiin sekundäärisiä lähteitä sekä primäärejä lähteitä kuten case-yrityksen omia tietokantoja sekä haastatteluita. Tutkimuksen lähtökohtana oli tutkimusongelma: Voiko tietokantoihin perustuvaa segmentointia käyttää kannattavaan asiakassuhdejohtamiseen PK-yritys sektorilla? Tavoitteena on luoda segmentointimalli, joka hyödyntää tietokannoissa olevia tietoja tinkimättä kuitenkaan tehokkaan ja kannattavan segmentoinnin ehdoista. Teoriaosa tutkii segmentointia yleensä painottuen kuitenkin teolliseen markkinasegmentointiin. Tarkoituksena on luoda selkeä kuva erilaisista lähestymistavoista aiheeseen ja syventää näkemystä tärkeimpien teorioiden osalta. Tietokantojen analysointi osoitti selviä puutteita asiakastiedoissa. Peruskontaktitiedot löytyvät mutta segmentointia varten tietoa on erittäin rajoitetusti. Tietojen saantia jälleenmyyjiltä ja tukkureilta tulisi parantaa loppuasiakastietojen saannin takia. Segmentointi nykyisten tietojen varassa perustuu lähinnä sekundäärisiin tietoihin kuten toimialaan ja yrityskokoon. Näitäkään tietoja ei ole saatavilla kaikkien tietokannassa olevien yritysten kohdalta.

Decreasing Proportion of Recent Infections among Newly Diagnosed HIV-1 Cases in Switzerland, 2008 to 2013 Based on Line-Immunoassay-Based Algorithms.

BACKGROUND: HIV surveillance requires monitoring of new HIV diagnoses and differentiation of incident and older infections. In 2008, Switzerland implemented a system for monitoring incident HIV infections based on the results of a line immunoassay (Inno-Lia) mandatorily conducted for HIV confirmation and type differentiation (HIV-1, HIV-2) of all newly diagnosed patients. Based on this system, we assessed the proportion of incident HIV infection among newly diagnosed cases in Switzerland during 2008-2013. METHODS AND RESULTS: Inno-Lia antibody reaction patterns recorded in anonymous HIV notifications to the federal health authority were classified by 10 published algorithms into incident (up to 12 months) or older infections. Utilizing these data, annual incident infection estimates were obtained in two ways, (i) based on the diagnostic performance of the algorithms and utilizing the relationship 'incident = true incident + false incident', (ii) based on the window-periods of the algorithms and utilizing the relationship 'Prevalence = Incidence x Duration'. From 2008-2013, 3'851 HIV notifications were received. Adult HIV-1 infections amounted to 3'809 cases, and 3'636 of them (95.5%) contained Inno-Lia data. Incident infection totals calculated were similar for the performance- and window-based methods, amounting on average to 1'755 (95% confidence interval, 1588-1923) and 1'790 cases (95% CI, 1679-1900), respectively. More than half of these were among men who had sex with men. Both methods showed a continuous decline of annual incident infections 2008-2013, totaling -59.5% and -50.2%, respectively. The decline of incident infections continued even in 2012, when a 15% increase in HIV notifications had been observed. This increase was entirely due to older infections. Overall declines 2008-2013 were of similar extent among the major transmission groups. CONCLUSIONS: Inno-Lia based incident HIV-1 infection surveillance proved useful and reliable. It represents a free, additional public health benefit of the use of this relatively costly test for HIV confirmation and type differentiation.

False normal Lung Clearance Index in infants with cystic fibrosis due to software algorithms.

BACKGROUND: Lung clearance index (LCI), a marker of ventilation inhomogeneity, is elevated early in children with cystic fibrosis (CF). However, in infants with CF, LCI values are found to be normal, although structural lung abnormalities are often detectable. We hypothesized that this discrepancy is due to inadequate algorithms of the available software package. AIM: Our aim was to challenge the validity of these software algorithms. METHODS: We compared multiple breath washout (MBW) results of current software algorithms (automatic modus) to refined algorithms (manual modus) in 17 asymptomatic infants with CF, and 24 matched healthy term-born infants. The main difference between these two analysis methods lies in the calculation of the molar mass differences that the system uses to define the completion of the measurement. RESULTS: In infants with CF the refined manual modus revealed clearly elevated LCI above 9 in 8 out of 35 measurements (23%), all showing LCI values below 8.3 using the automatic modus (paired t-test comparing the means, P < 0.001). Healthy infants showed normal LCI values using both analysis methods (n = 47, paired t-test, P = 0.79). The most relevant reason for false normal LCI values in infants with CF using the automatic modus was the incorrect recognition of the end-of-test too early during the washout. CONCLUSION: We recommend the use of the manual modus for the analysis of MBW outcomes in infants in order to obtain more accurate results. This will allow appropriate use of infant lung function results for clinical and scientific purposes. Pediatr Pulmonol. 2015; 50:970-977. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.