Suurten paikkatietoaineistojen käsittely

Maapallosta, sen ihmisistä, muista eliölajeista ja elottomasta luonnosta kerätään joka päivä valtavasti erilaista tilastotietoa. Usein tämä tieto on sidottu paikkaan. Tietoa, johon liittyy paikka, sanotaan paikkatiedoksi. Paikkatietoaineistoa voidaan tarkastella tasoittain. Paikkatieto-ohjelmistolla näitä tasoja pystytään hallitsemaan: poistamaan, lisäämään tai muuttamaan niiden keskinäistä järjestystä. Yhdessä tai erikseen. Paikkatieto-ohjelmistot tarjoavat monipuoliset työkalut paikkatiedon analysoimiseen sekä helppokäyttöisen graafisen käyttöliittymän. Paikkatieto voidaan kuvata joka rasteri- tai vektorimuodossa. Menetelmät eivät kilpaile keskenään, vaan sopivat lähinnä erilaisen tiedon kuvaamiseen. Rasterimuotoisen paikkatiedon sijainti perustuu rasteriruutuihin, rivien ja sarakkeiden sijaintiin ruudukossa. Vektorimuotoinen paikkatieto esitetään yleensä karttakoordinaatteina. Tutkimukseni tavoitteena oli selvittää, miten paikkatietoaineistoja pystyy pilkkomaan pienemmiksi, laskentaa nopeuttavimmiksi paloiksi sekä miten eri muotoa olevien paikkatietoaineistojen välisten ominaisuuksien laskenta onnistuu ilman paikkatieto-ohjelmistoja. Lisäksi pohdin, miten tällainen laskenta olisi mahdollista ulottaa ohjelmointitaitoja osaamattomille ihmisille. Tein tutkielman ohessa ohjelmakoodin, joka luki, pilkkoi ja käsitteli rasterimuotoisia paikkatietoaineistoja. Tutkimus osoitti, että suurilla rasteriaineistoilla paikkatieto-ohjelmistojen ulkopuolella tehty laskenta voi tuottaa merkittävää hyötyä paikkatiedon käyttäjälle laskennan nopeutumisen ja monipuolistamisen kautta. Vaikka useissa ammattikäytöön suunnitelluissa paikkatieto-ohjelmistoissa pystyy käyttöä monipuolistamaan itse tekemien skriptien ja osamoduulien avulla, ei tämä anna samaa vapautta, mitä suoraan interaktiivinen pythonin käyttö voi antaa. Toisaalta skriptit ja osamoduulit vaativat saman ohjelmointiosaamisen. Jo pienehkö osaohjelmien paketti voi auttaa merkittävästi paikkatietoaineiston käytössä paikkatieto-ohjelmistoista riippumattomasti. Tutkimuksessani havaitsin paikkatiedon käyttäjien vahvan kahtiajakautuneisuuden. Toisena ryhmänä ovat GIS-ammattilaiset, jotka ymmärtävät paikkatiedon luonteen ja osaavat käyttää paikkatieto-ohjelmistoja. Toisen ryhmän muodostavat ohjelmoinnin ammattilaiset. Näiden kahden ryhmän yhteistyötä täytyisi lisätä.

Dynamic Competitor Analysis Model Of Welding Quality Management Software

Tämä diplomityö arvioi hitsauksen laadunhallintaohjelmistomarkkinoiden kilpailijoita. Kilpailukenttä on uusi ja ei ole tarkkaa tietoa siitä minkälaisia kilpailijoita on markkinoilla. Hitsauksen laadunhallintaohjelmisto auttaa yrityksiä takaamaan korkean laadun. Ohjelmisto takaa korkean laadun varmistamalla, että hitsaaja on pätevä, hän noudattaa hitsausohjeita ja annettuja parametreja. Sen lisäksi ohjelmisto kerää kaiken tiedon hitsausprosessista ja luo siitä vaadittavat dokumentit. Diplomityön teoriaosuus muodostuu kirjallisuuskatsauksesta ratkaisuliike-toimintaan, kilpailija-analyysin ja kilpailuvoimien teoriaan sekä hitsauksen laadunhallintaan. Työn empiriaosuus on laadullinen tutkimus, jossa tutkitaan kilpailevia hitsauksen laadunhallintaohjelmistoja ja haastatellaan ohjelmistojen käyttäjiä. Diplomityön tuloksena saadaan uusi kilpailija-analyysimalli hitsauksen laadunhallintaohjelmistoille. Mallin avulla voidaan arvostella ohjelmistot niiden tarjoamien primääri- ja sekundääriominaisuuksien perusteella. Toiseksi tässä diplomityössä analysoidaan nykyinen kilpailijatilanne hyödyntämällä juuri kehitettyä kilpailija-analyysimallia.

Äänen digitaalinen syntetisointi

Äänisignaali ja ääniaallot ovat perusluonteeltaan analogisia. Jotta niitä pystyttäisiin käsittelemään digitaalisesti, ne tulee tallentaa samplausperiaatteiden mukaisesti digitaaliseen muotoon. Äänisignaaleja voidaan myös luoda digitaalisesti ja muuntaa vastaavasti analogiseen muotoon. Tällä äänen digitaalisella syntetisoinnilla tarkoitetaan tämän tutkielman yhteydessä sitä, miten äänen syntetisointia voidaan toteuttaa digitaalisilla työkaluilla tietokoneella tai vastaavalla laitteella. Emme pureudu syvemmin siihen, miten äänisignaali muunnetaan digitaalisesta analogiseksi. Itse syntetisoinnilla viitataan tässä tutkielmassa erilaisiin äänen luomissynteeseihin. Tässä tutkielmassa esitellään neljä teoreettista syntetisointitekniikkaa: lisäävä synteesi, vähentävä synteesi, raesynteesi sekä FM-synteesi. Lisäksi esitellään kuusi erilaista äänen luontiin tarkoitettua ohjelmistoa, ja tutkitaan niiden mahdollisuuksia toteuttaa näitä äänen syntetisoinnin teoreettisia malleja. Ohjelmistot ovat jonkin käyttöjärjestelmän päällä suoritettavia ohjelmia. Ohjelmistot eroavat toisistaan erinäisin tavoin, esimerkiksi ohjelmointitapojensa suhteen. Tutkielmassa selviää, miten kutakin ohjelmistoa käytetään ja millaiset ovat niiden syntetisointivalmiudet. Erityisesti kerrotaan siitä, miten kullakin ohjelmistolla olisi mahdollista toteuttaa esitellyt synteesit, ja esitellään esimerkiksi erilaisia objekteja, joilla synteesit pystytään rakentamaan.

Optisen radiolinkin toteuttaminen ohjelmistoradiolla

Tämän tutkielman tavoitteena oli toteuttaa optinen radiolinkki hyödyntäen ohjelmistoradiota. Työn alkuosassa käydään läpi ohjelmistoradiota yleisellä tasolla sekä yleisesti nykyisin käytössä olevia optisia tiedonsiirtotapoja. Työn keskiosassa käsitellään työhön käytettävä laitteisto ja ohjelmistot sekä optisen radioetuasteen suunnittelu ja toteutus. Työn loppuosassa analysoidaan toteutetun etuasteen toimintaa. Ohjelmistoradio, yleisemmin ohjelmallisesti määritetty radiolaite, jonka toiminnallisuutta, kuten modulaatioita, suodattimia ja kommunikointiin käytettävää taajuuskaistaa, pystytään muuttamaan ohjelmallisesti ilman laitteistomuutoksia. Useimmiten ohjelmistoradioiden toiminnallisuus määrätään ohjelmoimalla ohjelmistoradio-oheislaitteen ohjelmoitavia porttipiirejä, eli FPGA-piirejä. Optisen radioetuasteen suunnittelun pohjana käytettiin audiokäyttöön tarkoitettua infrapunalähetintä ja – vastaanotinta, jotka muokattiin toimimaan näkyvän valon aallonpituuksilla. Ohjelmistoradio-oheislaitteena toimi Ettus USRP1 varustettuna matalataajuisilla lähetin- ja vastaanotintytärkorteilla. Ohjelmistoradion ohjelmointiympäristönä toimi Linux Ubuntu, ja ohjelmistona GNURadio sekä sen graafinen ohjelmointikäyttöliittymä Gnu Radio Companion. Tutkielman lopputuloksena saatiin aikaan piirilevylle rakennettu optisen radioetuasteen prototyyppi, jolla pystyttiin siirtämään digitaalista audiota 300 kbps tiedonsiirtonopeudella muutamien senttimetrien matkalla pimeässä tilassa.

Applying Augmented Reality to Outdoors Industrial Use

Augmented Reality (AR) is currently gaining popularity in multiple different fields. However, the technology for AR still requires development in both hardware and software when considering industrial use. In order to create immersive AR applications, more accurate pose estimation techniques to define virtual camera location are required. The algorithms for pose estimation often require a lot of processing power, which makes robust pose estimation a difficult task when using mobile devices or designated AR tools. The difficulties are even larger in outdoor scenarios where the environment can vary a lot and is often unprepared for AR. This thesis aims to research different possibilities for creating AR applications for outdoor environments. Both hardware and software solutions are considered, but the focus is more on software. The majority of the thesis focuses on different visual pose estimation and tracking techniques for natural features. During the thesis, multiple different solutions were tested for outdoor AR. One commercial AR SDK was tested, and three different custom software solutions were developed for an Android tablet. The custom software solutions were an algorithm for combining data from magnetometer and a gyroscope, a natural feature tracker and a tracker based on panorama images. The tracker based on panorama images was implemented based on an existing scientific publication, and the presented tracker was further developed by integrating it to Unity 3D and adding a possibility for augmenting content. This thesis concludes that AR is very close to becoming a usable tool for professional use. The commercial solutions currently available are not yet ready for creating tools for professional use, but especially for different visualization tasks some custom solutions are capable of achieving a required robustness. The panorama tracker implemented in this thesis seems like a promising tool for robust pose estimation in unprepared outdoor environments.