Level Set Methods in Image Processing

This thesis gives an overview of the use of the level set methods in the field of image science. The similar fast marching method is discussed for comparison, also the narrow band and the particle level set methods are introduced. The level set method is a numerical scheme for representing, deforming and recovering structures in an arbitrary dimensions. It approximates and tracks the moving interfaces, dynamic curves and surfaces. The level set method does not define how and why some boundary is advancing the way it is but simply represents and tracks the boundary. The principal idea of the level set method is to represent the N dimensional boundary in the N+l dimensions. This gives the generality to represent even the complex boundaries. The level set methods can be powerful tools to represent dynamic boundaries, but they can require lot of computing power. Specially the basic level set method have considerable computational burden. This burden can be alleviated with more sophisticated versions of the level set algorithm like the narrow band level set method or with the programmable hardware implementation. Also the parallel approach can be used in suitable applications. It is concluded that these methods can be used in a quite broad range of image applications, like computer vision and graphics, scientific visualization and also to solve problems in computational physics. Level set methods and methods derived and inspired by it will be in the front line of image processing also in the future.

Environmental Monitoring using Image Analysis

Tärkeä tehtävä ympäristön tarkkailussa on arvioida ympäristön nykyinen tila ja ihmisen siihen aiheuttamat muutokset sekä analysoida ja etsiä näiden yhtenäiset suhteet. Ympäristön muuttumista voidaan hallita keräämällä ja analysoimalla tietoa. Tässä diplomityössä on tutkittu vesikasvillisuudessa hai vainuja muutoksia käyttäen etäältä hankittua mittausdataa ja kuvan analysointimenetelmiä. Ympäristön tarkkailuun on käytetty Suomen suurimmasta järvestä Saimaasta vuosina 1996 ja 1999 otettuja ilmakuvia. Ensimmäinen kuva-analyysin vaihe on geometrinen korjaus, jonka tarkoituksena on kohdistaa ja suhteuttaa otetut kuvat samaan koordinaattijärjestelmään. Toinen vaihe on kohdistaa vastaavat paikalliset alueet ja tunnistaa kasvillisuuden muuttuminen. Kasvillisuuden tunnistamiseen on käytetty erilaisia lähestymistapoja sisältäen valvottuja ja valvomattomia tunnistustapoja. Tutkimuksessa käytettiin aitoa, kohinoista mittausdataa, minkä perusteella tehdyt kokeet antoivat hyviä tuloksia tutkimuksen onnistumisesta.

Conditioning of multiple-point statistics facies simulations to tomographic images

Geophysical tomography captures the spatial distribution of the underlying geophysical property at a relatively high resolution, but the tomographic images tend to be blurred representations of reality and generally fail to reproduce sharp interfaces. Such models may cause significant bias when taken as a basis for predictive flow and transport modeling and are unsuitable for uncertainty assessment. We present a methodology in which tomograms are used to condition multiple-point statistics (MPS) simulations. A large set of geologically reasonable facies realizations and their corresponding synthetically calculated cross-hole radar tomograms are used as a training image. The training image is scanned with a direct sampling algorithm for patterns in the conditioning tomogram, while accounting for the spatially varying resolution of the tomograms. In a post-processing step, only those conditional simulations that predicted the radar traveltimes within the expected data error levels are accepted. The methodology is demonstrated on a two-facies example featuring channels and an aquifer analog of alluvial sedimentary structures with five facies. For both cases, MPS simulations exhibit the sharp interfaces and the geological patterns found in the training image. Compared to unconditioned MPS simulations, the uncertainty in transport predictions is markedly decreased for simulations conditioned to tomograms. As an improvement to other approaches relying on classical smoothness-constrained geophysical tomography, the proposed method allows for: (1) reproduction of sharp interfaces, (2) incorporation of realistic geological constraints and (3) generation of multiple realizations that enables uncertainty assessment.

Corporate Identity and Desired Image Elements as a Basis for Corporate Image Development, Case: Myllykoski Sales

Tutkimuksen päätavoitteena oli auttaa Myllykoski –ryhmää määrittämään, mistä tekijöistä ryhmän uuden myyntiorganisaation, Myllykoski Salesin, tulevaisuuden imagon tulisi koostua. Näin ollen tutkimus pyrki selvittämään Myllykoski –ryhmän yritysidentiteetin nykytilaa ja Myllykoski Salesin toivottuja imagotekijöitä, sekä vertaamaan niiden vastaavuutta. Lisäksi tutkimuksen tavoitteena oli tutkia Myllykoski –ryhmän nykyistä ja toivottua tulevaisuuden imagotilaa. Jotta imagonrakennusprosessi olisi menestyksekäs, rakennettavan imagon ja viestittävien imagotekijöiden tulisi perustua yritysidentiteetin todellisiin tekijöihin. Yritysidentiteetin voidaan määritellä olevan yhtäläinen sisäisten sidosryhmien muodostaman yritysmielikuvan kanssa ja näin ollen nykyinen yritysidentiteetti voidaan paljastaa tutkimalla henkilökunnan mielipiteitä työorganisaatiotaan kohtaan. Näin ollen käsiteltävä tutkimus suoritettiin tekemällä kaksi sähköpostikyselyä, jotka suunnattiin Myllykoski -ryhmän myynti- ja markkinointihenkilökunnalle. Tutkimusten vastausprosentit olivat 71,4 % (johto, 14 lähetettyä kyselyä) ja 51,9 % (muu henkilökunta, 108 lähetettyä kyselyä). Saatuja vastauksia analysoitiin sekä laadullisesti että määrällisesti. Saaduista vastauksista oli selvästi havaittavissa Myllykoski –ryhmän yritysidentiteetin nykytila, nykyinen ja toivottu imagotila, sekä Myllykoski Salesin toivotut imagotekijät. Verrattaessa toivottuja imagotekijöitä ryhmän yritysidentiteettiin havaittiin, että suurin osa halutuista imagotekijöistä vastasi ryhmän identiteetin nykytilan ominaisuuksia ja näin ollen kyseisiä tekijöitä voitaisiin huoletta viestiä rakennettaessa Myllykoski Salesin imagoa. Joidenkin toivottujen imagotekijöiden viestintää tulisi kuitenkin vakavasti harkita, jottei rakennettaisi epärealistista imagoa.

Characteristics of 2D convective structures in Catalonia (NE Spain): an analysis using radar data and GIS

Flood simulation studies use spatial-temporal rainfall data input into distributed hydrological models. A correct description of rainfall in space and in time contributes to improvements on hydrological modelling and design. This work is focused on the analysis of 2-D convective structures (rain cells), whose contribution is especially significant in most flood events. The objective of this paper is to provide statistical descriptors and distribution functions for convective structure characteristics of precipitation systems producing floods in Catalonia (NE Spain). To achieve this purpose heavy rainfall events recorded between 1996 and 2000 have been analysed. By means of weather radar, and applying 2-D radar algorithms a distinction between convective and stratiform precipitation is made. These data are introduced and analyzed with a GIS. In a first step different groups of connected pixels with convective precipitation are identified. Only convective structures with an area greater than 32 km2 are selected. Then, geometric characteristics (area, perimeter, orientation and dimensions of the ellipse), and rainfall statistics (maximum, mean, minimum, range, standard deviation, and sum) of these structures are obtained and stored in a database. Finally, descriptive statistics for selected characteristics are calculated and statistical distributions are fitted to the observed frequency distributions. Statistical analyses reveal that the Generalized Pareto distribution for the area and the Generalized Extreme Value distribution for the perimeter, dimensions, orientation and mean areal precipitation are the statistical distributions that best fit the observed ones of these parameters. The statistical descriptors and the probability distribution functions obtained are of direct use as an input in spatial rainfall generators.

Image Resilience after Multiple Crises : The Case of Switzerland in the United States

In der heutigen Welt sind die Reputation und das Image eines Landes als wichtige Faktoren für den wirtschaftlichen und politischen Erfolg angesehen. Jedoch ist die Pflege der Marke eines Landes komplex und führt zu zwei Positionen, die sich potentiell widersprechen: Einerseits kann ein positives Erscheinungsbild eines Landes durch aktive Massnahmen gefördert werden. Andererseits ist es schwierig, das Bild eines Landes abzugrenzen und es ist mit Klischees behaftet. Dieser Beitrag analysiert die Auswirkungen von zwei grösseren Krisen auf das Image der Schweiz in den Vereinigten Staaten: die Krise um die nachrichtenlosen Vermögen aus der Zeit des 2. Weltkriegs im Jahr 2000 sowie die Krise um die UBS und das Bankgeheimnis im Jahr 2009. Die Studie zeigt, dass das Erscheinungsbild der Schweiz unberührt blieb, obwohl ein beachtlicher Teil der Bevölkerung und der Meinungsführer von beiden Krisen wusste. Dies stützt die Hypothese, dass das Image eines Landes eine hohe Beständigkeit aufweist. In today's world, country's reputation and image have become key issues, widely believed to be success factors both economically and politically. Nevertheless, managing a country's brand is complex and leads to two positions that are potentially contradictory: On the one hand, a country's image can be influenced either by promotional activities. On the other hand, a country's image is a construct that is very difficult to delimit and is highly stereotyped. This contribution study the impact of two major crises on the image of Switzerland in the United States: the unclaimed wartime deposits crisis in 2000 and the UBS and banking secrecy crisis in 2009. It shows that despite the fact that a substantial proportion of the public and of opinion leaders was aware of both crises, the image of Switzerland was unaffected, which tends to support the hypothesis of strong stability of a country's image.

Effect of radar rainfall time resolution on the predictive capability of a distributed hydrologic model

The performance of a hydrologic model depends on the rainfall input data, both spatially and temporally. As the spatial distribution of rainfall exerts a great influence on both runoff volumes and peak flows, the use of a distributed hydrologic model can improve the results in the case of convective rainfall in a basin where the storm area is smaller than the basin area. The aim of this study was to perform a sensitivity analysis of the rainfall time resolution on the results of a distributed hydrologic model in a flash-flood prone basin. Within such a catchment, floods are produced by heavy rainfall events with a large convective component. A second objective of the current paper is the proposal of a methodology that improves the radar rainfall estimation at a higher spatial and temporal resolution. Composite radar data from a network of three C-band radars with 6-min temporal and 2 × 2 km2 spatial resolution were used to feed the RIBS distributed hydrological model. A modification of the Window Probability Matching Method (gauge-adjustment method) was applied to four cases of heavy rainfall to improve the observed rainfall sub-estimation by computing new Z/R relationships for both convective and stratiform reflectivities. An advection correction technique based on the cross-correlation between two consecutive images was introduced to obtain several time resolutions from 1 min to 30 min. The RIBS hydrologic model was calibrated using a probabilistic approach based on a multiobjective methodology for each time resolution. A sensitivity analysis of rainfall time resolution was conducted to find the resolution that best represents the hydrological basin behaviour.

Standardized evaluation methodology and reference database for evaluating IVUS image segmentation

This paper describes an evaluation framework that allows a standardized and quantitative comparison of IVUS lumen and media segmentation algorithms. This framework has been introduced at the MICCAI 2011 Computing and Visualization for (Intra)Vascular Imaging (CVII) workshop, comparing the results of eight teams that participated. We describe the available data-base comprising of multi-center, multi-vendor and multi-frequency IVUS datasets, their acquisition, the creation of the reference standard and the evaluation measures. The approaches address segmentation of the lumen, the media, or both borders; semi- or fully-automatic operation; and 2-D vs. 3-D methodology. Three performance measures for quantitative analysis have been proposed. The results of the evaluation indicate that segmentation of the vessel lumen and media is possible with an accuracy that is comparable to manual annotation when semi-automatic methods are used, as well as encouraging results can be obtained also in case of fully-automatic segmentation. The analysis performed in this paper also highlights the challenges in IVUS segmentation that remains to be solved.

Image and value of product brand in industrial markets: Case Stora Enso Consumer Packaging Boards

TUTKIMUKSEN TAVOITTEET Tutkielman tavoitteena oli luoda ensin yleiskäsitys tuotemerkkimarkkinoinnin roolista teollisilla markkinoilla, sekä suhdemarkkinoinnin merkityksestä teollisessa merkkituotemarkkinoinnissa. Toisena oleellisena tavoitteena oli kuvata teoreettisesti merkkituoteidentiteetin rakenne teollisessa yrityksessä ja sen vaikutukset myyntihenkilöstöön, ja lisäksi haluttiin tutkia tuotemerkkien lisäarvoa sekä asiakkaalle että myyjälle. Identiteetti ja sen vaikutukset, erityisesti imago haluttiin tutkia myös empiirisesti. LÄHDEAINEISTO JA TUTKIMUSMENETELMÄT Tämän tutkielman teoreettinen osuus perustuu kirjallisuuteen, akateemisiin julkaisuihin ja aikaisempiin tutkimuksiin; keskittyen merkkituotteiden markkinointiin, identiteettiin ja imagoon, sekä suhdemarkkinointiin osana merkkituotemarkkinointia. Tutkimuksen lähestymistapa on kuvaileva eli deskriptiivinen ja sekä kvalitatiivinen että kvantitatiivinen. Tutkimus on tapaustutkimus, jossa caseyritykseksi valittiin kansainvälinen pakkauskartonki-teollisuuden yritys. Empiirisen osuuden toteuttamiseen käytettiin www-pohjaista surveytä, jonka avulla tietoja kerättiin myyntihenkilöstöltä case-yrityksessä. Lisäksi empiiristä osuutta laajennettiin tutkimalla sekundäärilähteitä kuten yrityksen sisäisiä kirjallisia dokumentteja ja tutkimuksia. TULOKSET. Teoreettisen ja empiirisen tutkimuksen tuloksena luotiin malli jota voidaan hyödyntää merkkituotemarkkinoinnin päätöksenteon tukena pakkauskartonki-teollisuudessa. Teollisen brandinhallinnan tulee keskittyä erityisesti asiakas-suhteiden brandaukseen – tätä voisi kutsua teolliseksi suhdebrandaukseksi. Tuote-elementit ja –arvot, differointi ja positiointi, sisäinen yrityskuva ja viestintä ovat teollisen brandi-identiteetin peruskiviä, jotka luovat brandi-imagon. Case-yrityksen myyntihenkilöstön tuote- ja yritysmielikuvat osoittautuivat kokonaisuudessaan hyviksi. Paras imago on CKB tuotteilla, kun taas heikoin on WLC tuotteilla. Teolliset brandit voivat luoda monenlaisia lisäarvoja sekä asiakas- että myyjäyritykselle.

Particle shape and orientation in laser diffraction and static image analysis size distribution analysis of micrometer sized rectangular particles

Laser diffraction (LD) and static image analysis (SIA) of rectangular particles [United States Pharmacopeia, USP30-NF25, General Chapter <776>, Optical Miroscopy.] have been systematically studied. To rule out sample dispersion and particle orientation as the root cause of differences in size distribution profiles, we immobilize powder samples on a glass plate by means of a dry disperser. For a defined region of the glass plate, we measure the diffraction pattern as induced by the dispersed particles, and the 2D dimensions of the individual particles using LD and optical microscopy, respectively. We demonstrate a correlation between LD and SIA, with the scattering intensity of the individual particles as the dominant factor. In theory, the scattering intensity is related to the square of the projected area of both spherical and rectangular particles. In traditional LD the size distribution profile is dominated by the maximum projected area of the particles (A). The diffraction diameters of a rectangular particle with length L and breadth B as measured by the LD instrument approximately correspond to spheres of diameter ØL and ØB respectively. Differences in the scattering intensity between spherical and rectangular particles suggest that the contribution made to the overall LD volume probability distribution by each rectangular particle is proportional to A2/L and A2/B. Accordingly, for rectangular particles the scattering intensity weighted diffraction diameter (SIWDD) explains an overestimation of their shortest dimension and an underestimation of their longest dimension. This study analyzes various samples of particles whose length ranges from approximately 10 to 1000 μm. The correlation we demonstrate between LD and SIA can be used to improve validation of LD methods based on SIA data for a variety of pharmaceutical powders all with a different rectangular particle size and shape.