A High Order Finite Volume Scheme for the 2D Shallow Water Equations Including Topography

Inhalt dieser Arbeit ist ein Verfahren zur numerischen Lösung der zweidimensionalen Flachwassergleichung, welche das Fließverhalten von Gewässern, deren Oberflächenausdehnung wesentlich größer als deren Tiefe ist, modelliert. Diese Gleichung beschreibt die gravitationsbedingte zeitliche Änderung eines gegebenen Anfangszustandes bei Gewässern mit freier Oberfläche. Diese Klasse beinhaltet Probleme wie das Verhalten von Wellen an flachen Stränden oder die Bewegung einer Flutwelle in einem Fluss. Diese Beispiele zeigen deutlich die Notwendigkeit, den Einfluss von Topographie sowie die Behandlung von Nass/Trockenübergängen im Verfahren zu berücksichtigen. In der vorliegenden Dissertation wird ein, in Gebieten mit hinreichender Wasserhöhe, hochgenaues Finite-Volumen-Verfahren zur numerischen Bestimmung des zeitlichen Verlaufs der Lösung der zweidimensionalen Flachwassergleichung aus gegebenen Anfangs- und Randbedingungen auf einem unstrukturierten Gitter vorgestellt, welches in der Lage ist, den Einfluss topographischer Quellterme auf die Strömung zu berücksichtigen, sowie in sogenannten \glqq lake at rest\grqq-stationären Zuständen diesen Einfluss mit den numerischen Flüssen exakt auszubalancieren. Basis des Verfahrens ist ein Finite-Volumen-Ansatz erster Ordnung, welcher durch eine WENO Rekonstruktion unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate und eine sogenannte Space Time Expansion erweitert wird mit dem Ziel, ein Verfahren beliebig hoher Ordnung zu erhalten. Die im Verfahren auftretenden Riemannprobleme werden mit dem Riemannlöser von Chinnayya, LeRoux und Seguin von 1999 gelöst, welcher die Einflüsse der Topographie auf den Strömungsverlauf mit berücksichtigt. Es wird in der Arbeit bewiesen, dass die Koeffizienten der durch das WENO-Verfahren berechneten Rekonstruktionspolynome die räumlichen Ableitungen der zu rekonstruierenden Funktion mit einem zur Verfahrensordnung passenden Genauigkeitsgrad approximieren. Ebenso wird bewiesen, dass die Koeffizienten des aus der Space Time Expansion resultierenden Polynoms die räumlichen und zeitlichen Ableitungen der Lösung des Anfangswertproblems approximieren. Darüber hinaus wird die wohlbalanciertheit des Verfahrens für beliebig hohe numerische Ordnung bewiesen. Für die Behandlung von Nass/Trockenübergangen wird eine Methode zur Ordnungsreduktion abhängig von Wasserhöhe und Zellgröße vorgeschlagen. Dies ist notwendig, um in der Rechnung negative Werte für die Wasserhöhe, welche als Folge von Oszillationen des Raum-Zeit-Polynoms auftreten können, zu vermeiden. Numerische Ergebnisse die die theoretische Verfahrensordnung bestätigen werden ebenso präsentiert wie Beispiele, welche die hervorragenden Eigenschaften des Gesamtverfahrens in der Berechnung herausfordernder Probleme demonstrieren.

Region-Based Feature Interpretation for Recognizing 3D Models in 2D Images

In model-based vision, there are a huge number of possible ways to match model features to image features. In addition to model shape constraints, there are important match-independent constraints that can efficiently reduce the search without the combinatorics of matching. I demonstrate two specific modules in the context of a complete recognition system, Reggie. The first is a region-based grouping mechanism to find groups of image features that are likely to come from a single object. The second is an interpretive matching scheme to make explicit hypotheses about occlusion and instabilities in the image features.

2D-3D Rigid-Body Registration of X-Ray Fluoroscopy and CT Images

The registration of pre-operative volumetric datasets to intra- operative two-dimensional images provides an improved way of verifying patient position and medical instrument loca- tion. In applications from orthopedics to neurosurgery, it has a great value in maintaining up-to-date information about changes due to intervention. We propose a mutual information- based registration algorithm to establish the proper align- ment. For optimization purposes, we compare the perfor- mance of the non-gradient Powell method and two slightly di erent versions of a stochastic gradient ascent strategy: one using a sparsely sampled histogramming approach and the other Parzen windowing to carry out probability density approximation. Our main contribution lies in adopting the stochastic ap- proximation scheme successfully applied in 3D-3D registra- tion problems to the 2D-3D scenario, which obviates the need for the generation of full DRRs at each iteration of pose op- timization. This facilitates a considerable savings in compu- tation expense. We also introduce a new probability density estimator for image intensities via sparse histogramming, de- rive gradient estimates for the density measures required by the maximization procedure and introduce the framework for a multiresolution strategy to the problem. Registration results are presented on uoroscopy and CT datasets of a plastic pelvis and a real skull, and on a high-resolution CT- derived simulated dataset of a real skull, a plastic skull, a plastic pelvis and a plastic lumbar spine segment.

Geometric and Algebraic Aspects of 3D Affine and Projective Structures from Perspective 2D Views

We investigate the differences --- conceptually and algorithmically --- between affine and projective frameworks for the tasks of visual recognition and reconstruction from perspective views. It is shown that an affine invariant exists between any view and a fixed view chosen as a reference view. This implies that for tasks for which a reference view can be chosen, such as in alignment schemes for visual recognition, projective invariants are not really necessary. We then use the affine invariant to derive new algebraic connections between perspective views. It is shown that three perspective views of an object are connected by certain algebraic functions of image coordinates alone (no structure or camera geometry needs to be involved).

Grain size analyses in tin-lead glazes based on 2d-sections

A problem in the archaeometric classification of Catalan Renaissance pottery is the fact, that the clay supply of the pottery workshops was centrally organized by guilds, and therefore usually all potters of a single production centre produced chemically similar ceramics. However, analysing the glazes of the ware usually a large number of inclusions in the glaze is found, which reveal technological differences between single workshops. These inclusions have been used by the potters in order to opacify the transparent glaze and to achieve a white background for further decoration. In order to distinguish different technological preparation procedures of the single workshops, at a Scanning Electron Microscope the chemical composition of those inclusions as well as their size in the two-dimensional cut is recorded. Based on the latter, a frequency distribution of the apparent diameters is estimated for each sample and type of inclusion. Following an approach by S.D. Wicksell (1925), it is principally possible to transform the distributions of the apparent 2D-diameters back to those of the true three-dimensional bodies. The applicability of this approach and its practical problems are examined using different ways of kernel density estimation and Monte-Carlo tests of the methodology. Finally, it is tested in how far the obtained frequency distributions can be used to classify the pottery

Pre-procés i segmentació en imatges d’ultrasons 2D i 3D de la pròstata

Aquest projecte s'ha dut a terme amb el Grup de visió per computador del departament d'Arquitectura i Tecnologia de Computadors (ATC) de la Universitat de Girona. Està enfocat a l'anàlisi d'imatges mèdiques, en concret s'analitzaran imatges de pròstata en relació a desenvolupaments que s'estan realitzant en el grup de visió esmentat. Els objectius fixats per aquest projecte són desenvolupar dos mòduls de processamentm d'imatges els quals afrontaran dos blocs important en el tractament d'imatges, aquests dos mòduls seran un pre-processat d'imatges, que constarà de tres filtres i un bloc de segmentació per tal de cercar la pròstata dintre de les imatges a tractar. En el projecte es treballarà amb el llenguatge de programació C++, concretament amb unes llibreries que es denominen ITK (Insight Toolkit ) i són open source enfocades al tractament d'imatges mèdiques. A part d'aquesta eina s'utilitzaran d'altres com les Qt que és una biblioteca d'eines per crear entorns gràfics

Replicated nil associations of digit ratio (2D:4D) and absolute finger lengths with implicit and explicit measures of aggression. 'Replicaci??n de asociaciones nulas del ratio del segundo y cuarto dedo (2D:4D) y la longitud absoluta de los dedos con medidas de agresi??n impl??citas y expl??citas'

Resumen tomado de la publicaci??n

Evaluación características operativas: ecografía 2D y Doppler color para diagnóstico de acretismo placentario, clínica universitaria colombia, bogotá.

La placenta ácreta es la implantación anómala de la placenta en la pared uterina. Se presenta en 0.9% de todos los embarazos; actualmente es una de las causas más importantes de morbimortalidad materna. Ecografía 2D y Doppler placentario son métodos diagnósticos de primera y segunda línea. Objetivo: Evaluar la utilidad diagnóstica de ecográfica 2D y Doppler color Placentario para diagnóstico de acretismo placentario en gestantes con factores de riesgo comparándolos con diagnóstico clínico e histopatológico; y determinar incidencia de acretismo placentario en población asistente a Clínica Universitaria Colombia. Metodología: Estudio de evaluación de tecnología diagnóstica. Entre Agosto a Noviembre de 2010 se incluyeron 53 gestantes entre 24 y 40 semanas de gestación con factores de riesgo para acretismo placentario. El desempeño diagnóstico de las pruebas se determinará por sensibilidad, especificidad, valores predictivos positivo y negativo. Las características demográficas de las pacientes y resultados neonatales se analizaron mediante proporción, media y rango. Resultados: Se determinó incidencia de acretismo placentario en 4,54% de las gestantes con presencia de factores de riesgo para esta patología. Los datos hasta el momento no nos permiten calcular valores de desempeño diagnóstico. Un caso termino en histerectomía por acretismo placentario. Conclusión: Con los datos preliminares registramos una incidencia de acretismo placentario de 1 en 22 pacientes. Revisión de literatura sustenta la necesidad de realización diagnostica prenatal que impacte en la morbimortalidad materna y fetal, haciendo necesario la evaluación diagnostica valida de herramientas como el Eco 2D y Doppler color en población a riesgo.

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Evaluación características operativas : ecografía 2d y doppler color para diagnóstico de acretismo placentario, clínica universitaria Colombia, Bogotá

La placenta ácreta es la implantación anómala de la placenta en la pared uterina. Se presenta en 0.9% de todos los embarazos; actualmente es una de las causas más importantes de morbimortalidad materna. Ecografía 2D y Doppler placentario son métodos diagnósticos de primera y segunda línea. Objetivo: Evaluar la utilidad diagnóstica de ecográfica 2D y Doppler color Placentario para diagnóstico de acretismo placentario en gestantes con factores de riesgo comparándolos con diagnóstico clínico e histopatológico; y determinar incidencia de acretismo placentario en población asistente a Clínica Universitaria Colombia. Metodología: Estudio de evaluación de tecnología diagnóstica. Entre Agosto a octubre 2011 se incluyeron 137 gestantes entre 24 y 40 semanas de gestación con factores de riesgo para acretismo placentario. El desempeño diagnóstico de las pruebas se determinará por sensibilidad, especificidad, valores predictivos positivo y negativo. Las características demográficas de las pacientes y resultados neonatales se analizaron mediante proporción, media y rango. Resultados: En un grupo de 137 pacientes con factores de riesgo de acretismo placentario analizadas se obtuvo el dato de 119 en cuanto a la finalización del embarazo. Se observaron 4 casos con diagnóstico clínico e histopatológico de acretismo placentario, evidenciando una prevalencia del 2,9%. La ecografía 2D y Doppler en la detección de acretismo placentario con un nivel de confianza del 95%, presentaron sensibilidad del 100% (IC95% 87,5-100) y especificidad de 100% (IC95% 99,6-100). Conclusión: Con los datos analizados registramos una incidencia de acretismo placentario de 4 en 132 pacientes. Revisión de literatura sustenta la necesidad de realización diagnostica prenatal que impacte en la morbimortalidad materna y fetal, haciendo necesario la evaluación diagnostica valida de herramientas como el Eco 2D y Doppler color en población a riesgo.

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Java Applets for teaching quantum mechanics: Particle in a 2D box

These Java Applets help to illustrate some of the difficult to grasp concepts of quantum mechanics. To run this Applet, use the 'Download as zip files' option. Make sure you extract the files first, then double click on the .html file to run the Applet. These are released as open access resources for the purpose of testing, and are to be deployed at the users own risk.

2D versus 3D : la papiroflèxia, un recurs didàctic. '2D versus 3D : la papiroflexia, un recurso didáctico'.

Resumen tomado de la publicación en catalán

Análisis multiescala y multiorientación de imágenes mediante un banco de filtros de Gabor-2D.

Resumen basado en el del autor. Resumen en español e inglés. Notas al finalîp. 243-244

Integración de los estándares OGC en los clientes 2D y 3D de visualización de mapas

A través de la propuesta Styled Layer Descriptor 3D (SLD3D), cuya especificación se encuentra en el Open Geospatial Consortium (OGC), se posibilitará la generación de información tridimensional. La interpretación de estos estilos a través del Keyhole Markup Language (KML) y su representación en los interfaces 3D, garantizarán el aprovechamiento de la tercera componente espacial permitiendo una representación realista del entorno