New techniques for spectral image acquisition and analysis

Väitös tietojenkäsittelytieteen alalta \n\nVäittelijä FM Jukka Antikainen \n\nVäitösaika ja -paikka 15.6.2012 klo 12.00, Louhela sali, Tiedepuisto, Joensuu \n\nVäitöskirjassa esiteltyjä uusia kuvantamisjärjestelmiä ja analysointimenetelmiä on käytetty edellä mainittuihin tarkoituksiin. Tutkimuksen tuloksena syntyi patenttihakemus puuteollisuuden tuotantoympäristöön, uusia menetelmiä neurokirurgian käyttöön sekä tehostettuja laskennallisia menetelmiä spektrikuva-analyysiin. \n\nDigitaaliset kamerat, televisiot ja näytöt muodostavat toistettavat värit sekoittamalla kolmea väriä, punaista, vihreää ja sinistä. Myös ihmisen näköjärjestelmä perustuu näiden kolmen värin käyttöön. Kolmen värikomponentin käyttö ei kuitenkaan sovellu kaikkiin tarpeisiin. Eräs ongelmallinen ilmiö on metameria, jossa kaksi eri väriä voi näyttää samanlaisilta yhdessä valaistuksessa, mutta täysin erilaisilta toisessa valaistuksessa. Tämä ongelmallinen tilanne voidaan kuitenkin ratkaista käyttämällä useampikanavaista värispektri-informaatiota. \n\nVärispektri voi sisältää normaaliin kolmen värin esitykseen verrattuna kymmeniä tai jopa satoja aallonpituusalueita. Spektri-informaatio onkin tarkin mahdollinen esitysmuoto värille. Lisäksi spektrin aallonpituusalue voi ulottua ihmissilmän havaitseman aallonpituusalueen ulkopuolelle ultravioletti- ja infrapuna-alueille. \n\nVäitöskirjassa esitellään uusia spektrikuvantamistekniikoita teollisiin ja lääketieteellisiin sovelluksiin. Ensimmäisessä tutkimuskohteessa laadittiin kuvausjärjestelmä laaja-alaisen spektrikuvan samanaikaiseen mittaamiseen, sisältäen sekä näkyvän että lähi-infrapuna-alueen. Mittausjärjestelmä suunniteltiin sahatavaran läpivalaisumittauksia varten ja menetelmä käytettiin puun rakenteellisten ominaisuuksien, vikojen ja kosteuden havainnointiin. \n\nToiseksi väitöskirjassa tutkittiin männyn (Pinus sylvestris) sydänpuun nopeaa ja tarkkaa mittaamista teollisissa olosuhteissa. Sydänpuun tarkka mittaaminen mahdollistaa tasalaatuisemman sahatavaran tuottamisen minkä lisäksi saatua mittaustulosta voidaan käyttää sahatavaran kuivausprosessin tehostamiseen. Tutkimustyön tuloksena syntyi innovatiivinen mittausmenetelmä, joka perustuu tarkasti valittuihin valaistus- ja kuvausaallonpituusalueisiin. Menetelmässä käytetään hyväksi sydänpuussa olevien uuteaineiden (stilbeenien) fluoresenssia. Yhteistyöyritys osti Itä-Suomen yliopistolta oikeudet mittausmenetelmän ja laitteiston soveltamiseen. Yritys on hakenut menetelmälle sekä kotimaista että kansainvälistä patenttia. \n\nKolmannessa tutkimuskohteessa kehitettiin spektrikuvausjärjestelmä neurokirurgisiin sovelluksiin. Tutkimuksessa kehitetty kuvantamisjärjestelmä liitettiin suoraan leikkausmikroskooppiin ja järjestelmää käytettiin useissa leikkauksissa Kuopion yliopistollisessa sairaalassa. Järjestelmän ja laskennallisen analyysin avulla kasvaimen ja terveen kudoksen välistä rajapintaa saatiin parannettua. Kasvaimen poiston yhteydessä on tärkeää, että koko kasvainkudos saataisiin poistettua mahdollisimman vähäisellä terveen kudoksen poistolla. Järjestelmää käytetään kattavan spektritietokannan laadinnassa tulevaisuuden sovelluksia varten. \n\nSpektrikuvien tallentamiseen tarvittava tietomäärä voi kasvaa useisiin satoihin megatavuihin. Suuren informaatiomäärän vuoksi kuvien analysointi ja käsittely on erittäin raskasta ja hidasta. Hidas analysointiaika voi rajoittaa spektri-informaation käyttöä useissa sovelluksissa. Esimerkiksi neurokirurgian tapauksessa kirurgi ei voi odottaa useita minuutteja kuvaustulosten valmistumiseen. Tämän vuoksi väitöskirjassa tutkittiin yleisiä spektrikuva-analyysissä käytettyjen algoritmien tehostamista. Väitöskirjassa esitellään kaksi tehokasta analysointimenetelmää näytönohjaimilla toteutettuna, jonka tuloksena menetelmien tehostuminen oli merkittävää. \n\n

ISBN-10:
978-952-61-0817-9
Kieli:
eng
Sivumäärä:
69, [43] s. : kuv., taul.
Tekijät:
Antikainen Jukka (diss)
Tuotekoodi 020852
25,25 €