Characterisation of deuterium spectra from laser driven multi-species sources by employing differentially filtered image plate detectors in Thomson spectrometers

A novel method for characterising the full spectrum of deuteron ions emitted by laser driven multi-species ion sources is discussed. The procedure is based on using differential filtering over the detector of a Thompson parabola ion spectrometer, which enables discrimination of deuterium ions from heavier ion species with the same charge-to-mass ratio (such as C^{6 +}, O^{8 +}, etc.). Commonly used Fuji Image plates were used as detectors in the spectrometer, whose absolute response to deuterium ions over a wide range of energies was calibrated by using slotted CR-39 nuclear track detectors. A typical deuterium ion spectrum diagnosed in a recent experimental campaign is presented, which was produced from a thin deuterated plastic foil target irradiated by a high power laser.

Building the what and where systems: multi-scale lines, edges and keypoints

Computer vision for realtime applications requires tremendous computational power because all images must be processed from the first to the last pixel. Ac tive vision by probing specific objects on the basis of already acquired context may lead to a significant reduction of processing. This idea is based on a few concepts from our visual cortex (Rensink, Visual Cogn. 7, 17-42, 2000): (1) our physical surround can be seen as memory, i.e. there is no need to construct detailed and complete maps, (2) the bandwidth of the what and where systems is limited, i.e. only one object can be probed at any time, and (3) bottom-up, low-level feature extraction is complemented by top-down hypothesis testing, i.e. there is a rapid convergence of activities in dendritic/axonal connections.

Automatic processing of bidimensional images of ''omic'' expression blobs

In this work, a comprehensive review on automatic analysis of Proteomics and Genomics images is presented. Special emphasis is given to a particularly complex image produced by a technique called Two-Dimensional Gel Electrophoresis (2-DE), with thousands of spots (or blobs). Automatic methods for the detection, segmentation and matching of blob like features are discussed and proposed. In particular, a very robust procedure was achieved for processing 2-DE images, consisting mainly of two steps: a) A very trustworthy new approach for the automatic detection and segmentation of spots, based on the Watershed Transform, without any foreknowledge of spot shape or size, and without user intervention; b) A new method for spot matching, based on image registration, that performs well for either global or local distortions. The results of the proposed methods are compared to state-of-the-art academic and commercial products.

Accuracy assessment of depth estimates from variation in pre- and post-processing of multi-beam SONAR surveys in a fjord environment

Senior thesis written for Oceanography 445

Environmental exposure to toxicants mixtures from a multi-purpose estuary: perspectives for a biomonitoring study in Portugal

This work was focused on a multi-purpose estuarine environment (river Sado estuary, SW Portugal) around which a number of activities (e.g., fishing, farming, heavy industry, tourism and recreational activities) coexist with urban centres with a total of about 200 000 inhabitants. Based on previous knowledge of the hazardous chemicals within the ecosystem and their potential toxicity to benthic species, this project intended to evaluate the impact of estuarine contaminants on the human and ecosystem health. An integrative methodology based on epidemiological, analytical and biological data and comprising several lines of evidence, namely, human contamination pathways, human health effects, consumption of local produce, estuarine sediments, wells and soils contamination, effects on commercial benthic organisms, and genotoxic potential of sediments, was used. The epidemiological survey confirmed the occurrence of direct and indirect (through food chain) exposure of the local population to estuarine contaminants. Furthermore, the complex mixture of contaminants (e.g., metals, pesticides, polycyclic aromatic hydrocarbons) trapped in the estuary sediments was toxic to human liver cells exposed in vitro, causing cell death, oxidative stress and genotoxic effects that might constitute a risk factor for the development of chronic-degenerative diseases, on the long term. Finally, the integration of data from several endpoints indicated that the estuary is moderately impacted by toxicants that affect also the aquatic biota. Nevertheless, the human health risk can only be correctly assessed through a biomonitoring study including the quantification of contaminants (or metabolites) in biological fluids as well as biomarkers of early biological effects (e.g., biochemical, genetic and omics-based endpoints) and genetic susceptibility in the target population. Data should be supported by a detailed survey to assess the impact of the contaminated seafood and local farm products consumption on human health and, particularly, on metabolic diseases or cancer development.

Impact of multi-metals (Cd, Pb and Zn) exposure on the physiology of the yeast Pichia kudriavzevii

Metal contamination of the environment is frequently associated to the presence of two or more metals. This work aimed to study the impact of a mixture of metals (Cd, Pb and Zn) on the physiology of the non-conventional yeast Pichia kudriavzevii. The incubation of yeast cells with 5 mg/l Cd, 10 mg/l Pb and 5 mg/l Zn, for 6 h, induced a loss of metabolic activity (assessed by FUN-1 staining) and proliferation capacity (evaluated by a clonogenic assay), with a small loss of membrane integrity (measured by trypan blue exclusion assay). The staining of yeast cells with calcofluor white revealed that no modification of chitin deposition pattern occurred during the exposure to metal mixture. Extending for 24 h, the exposure of yeast cells to metal mixture provoked a loss of membrane integrity, which was accompanied by the leakage of intracellular components. A marked loss of the metabolic activity and the loss of proliferation capacity were also observed. The analysis of the impact of a single metal has shown that, under the conditions studied, Pb was the metal responsible for the toxic effect observed in the metal mixture. Intracellular accumulation of Pb seems to be correlated with the metals' toxic effects observed.

Understanding multi-asset factor models: Factor exposure interpretation

Field lab: Business project

REFLECT : logiciel de restitution des réflectances au sol pour l’amélioration de la qualité de l'information extraite des images satellitales à haute résolution spatiale

RÉSUMÉ - Les images satellitales multispectrales, notamment celles à haute résolution spatiale (plus fine que 30 m au sol), représentent une source d’information inestimable pour la prise de décision dans divers domaines liés à la gestion des ressources naturelles, à la préservation de l’environnement ou à l’aménagement et la gestion des centres urbains. Les échelles d’étude peuvent aller du local (résolutions plus fines que 5 m) à des échelles régionales (résolutions plus grossières que 5 m). Ces images caractérisent la variation de la réflectance des objets dans le spectre qui est l’information clé pour un grand nombre d’applications de ces données. Or, les mesures des capteurs satellitaux sont aussi affectées par des facteurs « parasites » liés aux conditions d’éclairement et d’observation, à l’atmosphère, à la topographie et aux propriétés des capteurs. Deux questions nous ont préoccupé dans cette recherche. Quelle est la meilleure approche pour restituer les réflectances au sol à partir des valeurs numériques enregistrées par les capteurs tenant compte des ces facteurs parasites ? Cette restitution est-elle la condition sine qua non pour extraire une information fiable des images en fonction des problématiques propres aux différents domaines d’application des images (cartographie du territoire, monitoring de l’environnement, suivi des changements du paysage, inventaires des ressources, etc.) ? Les recherches effectuées les 30 dernières années ont abouti à une série de techniques de correction des données des effets des facteurs parasites dont certaines permettent de restituer les réflectances au sol. Plusieurs questions sont cependant encore en suspens et d’autres nécessitent des approfondissements afin, d’une part d’améliorer la précision des résultats et d’autre part, de rendre ces techniques plus versatiles en les adaptant à un plus large éventail de conditions d’acquisition des données. Nous pouvons en mentionner quelques unes : - Comment prendre en compte des caractéristiques atmosphériques (notamment des particules d’aérosol) adaptées à des conditions locales et régionales et ne pas se fier à des modèles par défaut qui indiquent des tendances spatiotemporelles à long terme mais s’ajustent mal à des observations instantanées et restreintes spatialement ? - Comment tenir compte des effets de « contamination » du signal provenant de l’objet visé par le capteur par les signaux provenant des objets environnant (effet d’adjacence) ? ce phénomène devient très important pour des images de résolution plus fine que 5 m; - Quels sont les effets des angles de visée des capteurs hors nadir qui sont de plus en plus présents puisqu’ils offrent une meilleure résolution temporelle et la possibilité d’obtenir des couples d’images stéréoscopiques ? - Comment augmenter l’efficacité des techniques de traitement et d’analyse automatique des images multispectrales à des terrains accidentés et montagneux tenant compte des effets multiples du relief topographique sur le signal capté à distance ? D’autre part, malgré les nombreuses démonstrations par des chercheurs que l’information extraite des images satellitales peut être altérée à cause des tous ces facteurs parasites, force est de constater aujourd’hui que les corrections radiométriques demeurent peu utilisées sur une base routinière tel qu’est le cas pour les corrections géométriques. Pour ces dernières, les logiciels commerciaux de télédétection possèdent des algorithmes versatiles, puissants et à la portée des utilisateurs. Les algorithmes des corrections radiométriques, lorsqu’ils sont proposés, demeurent des boîtes noires peu flexibles nécessitant la plupart de temps des utilisateurs experts en la matière. Les objectifs que nous nous sommes fixés dans cette recherche sont les suivants : 1) Développer un logiciel de restitution des réflectances au sol tenant compte des questions posées ci-haut. Ce logiciel devait être suffisamment modulaire pour pouvoir le bonifier, l’améliorer et l’adapter à diverses problématiques d’application d’images satellitales; et 2) Appliquer ce logiciel dans différents contextes (urbain, agricole, forestier) et analyser les résultats obtenus afin d’évaluer le gain en précision de l’information extraite par des images satellitales transformées en images des réflectances au sol et par conséquent la nécessité d’opérer ainsi peu importe la problématique de l’application. Ainsi, à travers cette recherche, nous avons réalisé un outil de restitution de la réflectance au sol (la nouvelle version du logiciel REFLECT). Ce logiciel est basé sur la formulation (et les routines) du code 6S (Seconde Simulation du Signal Satellitaire dans le Spectre Solaire) et sur la méthode des cibles obscures pour l’estimation de l’épaisseur optique des aérosols (aerosol optical depth, AOD), qui est le facteur le plus difficile à corriger. Des améliorations substantielles ont été apportées aux modèles existants. Ces améliorations concernent essentiellement les propriétés des aérosols (intégration d’un modèle plus récent, amélioration de la recherche des cibles obscures pour l’estimation de l’AOD), la prise en compte de l’effet d’adjacence à l’aide d’un modèle de réflexion spéculaire, la prise en compte de la majorité des capteurs multispectraux à haute résolution (Landsat TM et ETM+, tous les HR de SPOT 1 à 5, EO-1 ALI et ASTER) et à très haute résolution (QuickBird et Ikonos) utilisés actuellement et la correction des effets topographiques l’aide d’un modèle qui sépare les composantes directe et diffuse du rayonnement solaire et qui s’adapte également à la canopée forestière. Les travaux de validation ont montré que la restitution de la réflectance au sol par REFLECT se fait avec une précision de l’ordre de ±0.01 unités de réflectance (pour les bandes spectrales du visible, PIR et MIR), même dans le cas d’une surface à topographie variable. Ce logiciel a permis de montrer, à travers des simulations de réflectances apparentes à quel point les facteurs parasites influant les valeurs numériques des images pouvaient modifier le signal utile qui est la réflectance au sol (erreurs de 10 à plus de 50%). REFLECT a également été utilisé pour voir l’importance de l’utilisation des réflectances au sol plutôt que les valeurs numériques brutes pour diverses applications courantes de la télédétection dans les domaines des classifications, du suivi des changements, de l’agriculture et de la foresterie. Dans la majorité des applications (suivi des changements par images multi-dates, utilisation d’indices de végétation, estimation de paramètres biophysiques, …), la correction des images est une opération cruciale pour obtenir des résultats fiables. D’un point de vue informatique, le logiciel REFLECT se présente comme une série de menus simples d’utilisation correspondant aux différentes étapes de saisie des intrants de la scène, calcul des transmittances gazeuses, estimation de l’AOD par la méthode des cibles obscures et enfin, l’application des corrections radiométriques à l’image, notamment par l’option rapide qui permet de traiter une image de 5000 par 5000 pixels en 15 minutes environ. Cette recherche ouvre une série de pistes pour d’autres améliorations des modèles et méthodes liés au domaine des corrections radiométriques, notamment en ce qui concerne l’intégration de la FDRB (fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle) dans la formulation, la prise en compte des nuages translucides à l’aide de la modélisation de la diffusion non sélective et l’automatisation de la méthode des pentes équivalentes proposée pour les corrections topographiques.

A Vector Signal Processing Approach to Color

Surface (Lambertain) color is a useful visual cue for analyzing material composition of scenes. This thesis adopts a signal processing approach to color vision. It represents color images as fields of 3D vectors, from which we extract region and boundary information. The first problem we face is one of secondary imaging effects that makes image color different from surface color. We demonstrate a simple but effective polarization based technique that corrects for these effects. We then propose a systematic approach of scalarizing color, that allows us to augment classical image processing tools and concepts for multi-dimensional color signals.

Effects of exposure to food images on physiological reactivity and emotional responses in women with bulimia nervosa

Resumen tomado de la publicación

Accumulated metal speciation in earthworm populations with multi-generational exposure to metalliferous soils: cell fractionation and high energy synchrotron analyses

Predicting metal bioaccumulation and toxicity in soil organisms is complicated by site-specific biotic and abiotic parameters. In this study we exploited tissue fractionation and digestion techniques, combined with X-ray absorption spectroscopy (XAS), to investigate the whole-body and subcellular distributions, ligand affinities, and coordination chemistry of accumulated Pb and Zn in field populations of the epigeic earthworm Lumbricus rubellus inhabiting three contrasting metalliferous and two unpolluted soils. Our main findings were (i) earthworms were resident in soils with concentrations of Pb and Zn ranging from 1200 to 27 000 mg kg(-1) and 200 to 34 000 mg kg(-1), respectively; (ii) Pb and Zn primarily accumulated in the posterior alimentary canal in nonsoluble subcellular fractions of earthworms; (iii) site-specific differences in the tissue and subcellular partitioning profiles of populations were observed, with earthworms from a calcareous site partitioning proportionally more Pb to their anterior body segments and Zn to the chloragosome-rich subcellular fraction than their acidic-soil inhabiting counterparts; (iv) XAS indicated that the interpopulation differences in metal partitioning between organs were not accompanied by qualitative differences in ligand-binding speciation, because crystalline phosphate-containing pyromorphite was a predominant chemical species in the whole-worm tissues of all mine soil residents. Differences in metal (Pb, Zn) partitioning at both organ and cellular levels displayed by field populations with protracted histories of metal exposures may reflect their innate ecophysiological responses to essential edaphic variables, such as Ca2+ status. These observations are highly significant in the challenging exercise of interpreting holistic biomarker data delivered by "omic" technologies.

Processing empty categories in a second language: When naturalistic exposure fills the (intermediate) gap

An ongoing debate on second language (L2) processing revolves around whether or not L2 learners process syntactic information similarly to monolinguals (L1), and what factors lead to a native-like processing. According to the Shallow Structure Hypothesis (Clahsen & Felser, 2006a), L2 learners’ processing does not include abstract syntactic features, such as intermediate gaps of wh-movement, but relies more on lexical/semantic information. Other researchers have suggested that naturalistic L2 exposure can lead to native-like processing (Dussias, 2003). This study investigates the effect of naturalistic exposure in processing wh-dependencies. Twenty-six advanced Greek learners of L2 English with an average nine years of naturalistic exposure, 30 with classroom exposure, and 30 native speakers of English completed a self-paced reading task with sentences involving intermediate gaps. L2 learners with naturalistic exposure showed evidence of native-like processing of the intermediate gaps, suggesting that linguistic immersion can lead to native-like abstract syntactic processing in the L2.

The effects of word exposure frequency and elaboration of word processing on incidental L2 vocabulary acquisition through reading

Research on incidental second language (L2) vocabulary acquisition through reading has claimed that repeated encounters with unfamiliar words and the relative elaboration of processing these words facilitate word learning. However, so far both variables have been investigated in isolation. To help close this research gap, the current study investigates the differential effects of the variables ‘word exposure frequency’ and ‘elaboration of word processing’ on the initial word learning and subsequent word retention of advanced learners of L2 English. Whereas results showed equal effects for both variables on initial word learning, subsequent word retention was more contingent on elaborate processing of form–meaning relationships than on word frequency. These results, together with those of the studies reviewed, suggest that processing words again after reading (input–output cycles) is superior to reading-only tasks. The findings have significant implications for adaptation and development of teaching materials that enhance L2 vocabulary learning.

Image processing algorithm for the identification of Martian dust devil tracks in MOC and HiRISE images

This paper presents a method for automatic identification of dust devils tracks in MOC NA and HiRISE images of Mars. The method is based on Mathematical Morphology and is able to successfully process those images despite their difference in spatial resolution or size of the scene. A dataset of 200 images from the surface of Mars representative of the diversity of those track features was considered for developing, testing and evaluating our method, confronting the outputs with reference images made manually. Analysis showed a mean accuracy of about 92%. We also give some examples on how to use the results to get information about dust devils, namelly mean width, main direction of movement and coverage per scene. (c) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.