1,560 research outputs found

    Advances and Applications of DSmT for Information Fusion. Collected Works, Volume 5

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    This fifth volume on Advances and Applications of DSmT for Information Fusion collects theoretical and applied contributions of researchers working in different fields of applications and in mathematics, and is available in open-access. The collected contributions of this volume have either been published or presented after disseminating the fourth volume in 2015 in international conferences, seminars, workshops and journals, or they are new. The contributions of each part of this volume are chronologically ordered. First Part of this book presents some theoretical advances on DSmT, dealing mainly with modified Proportional Conflict Redistribution Rules (PCR) of combination with degree of intersection, coarsening techniques, interval calculus for PCR thanks to set inversion via interval analysis (SIVIA), rough set classifiers, canonical decomposition of dichotomous belief functions, fast PCR fusion, fast inter-criteria analysis with PCR, and improved PCR5 and PCR6 rules preserving the (quasi-)neutrality of (quasi-)vacuous belief assignment in the fusion of sources of evidence with their Matlab codes. Because more applications of DSmT have emerged in the past years since the apparition of the fourth book of DSmT in 2015, the second part of this volume is about selected applications of DSmT mainly in building change detection, object recognition, quality of data association in tracking, perception in robotics, risk assessment for torrent protection and multi-criteria decision-making, multi-modal image fusion, coarsening techniques, recommender system, levee characterization and assessment, human heading perception, trust assessment, robotics, biometrics, failure detection, GPS systems, inter-criteria analysis, group decision, human activity recognition, storm prediction, data association for autonomous vehicles, identification of maritime vessels, fusion of support vector machines (SVM), Silx-Furtif RUST code library for information fusion including PCR rules, and network for ship classification. Finally, the third part presents interesting contributions related to belief functions in general published or presented along the years since 2015. These contributions are related with decision-making under uncertainty, belief approximations, probability transformations, new distances between belief functions, non-classical multi-criteria decision-making problems with belief functions, generalization of Bayes theorem, image processing, data association, entropy and cross-entropy measures, fuzzy evidence numbers, negator of belief mass, human activity recognition, information fusion for breast cancer therapy, imbalanced data classification, and hybrid techniques mixing deep learning with belief functions as well

    Tradition and Innovation in Construction Project Management

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    This book is a reprint of the Special Issue 'Tradition and Innovation in Construction Project Management' that was published in the journal Buildings

    Electron Thermal Runaway in Atmospheric Electrified Gases: a microscopic approach

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    Thesis elaborated from 2018 to 2023 at the Instituto de Astrofísica de Andalucía under the supervision of Alejandro Luque (Granada, Spain) and Nikolai Lehtinen (Bergen, Norway). This thesis presents a new database of atmospheric electron-molecule collision cross sections which was published separately under the DOI : With this new database and a new super-electron management algorithm which significantly enhances high-energy electron statistics at previously unresolved ratios, the thesis explores general facets of the electron thermal runaway process relevant to atmospheric discharges under various conditions of the temperature and gas composition as can be encountered in the wake and formation of discharge channels

    Deep Multimodality Image-Guided System for Assisting Neurosurgery

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    Intrakranielle Hirntumoren gehören zu den zehn häufigsten bösartigen Krebsarten und sind für eine erhebliche Morbidität und Mortalität verantwortlich. Die größte histologische Kategorie der primären Hirntumoren sind die Gliome, die ein äußerst heterogenes Erschei-nungsbild aufweisen und radiologisch schwer von anderen Hirnläsionen zu unterscheiden sind. Die Neurochirurgie ist meist die Standardbehandlung für neu diagnostizierte Gliom-Patienten und kann von einer Strahlentherapie und einer adjuvanten Temozolomid-Chemotherapie gefolgt werden. Die Hirntumorchirurgie steht jedoch vor großen Herausforderungen, wenn es darum geht, eine maximale Tumorentfernung zu erreichen und gleichzeitig postoperative neurologische Defizite zu vermeiden. Zwei dieser neurochirurgischen Herausforderungen werden im Folgenden vorgestellt. Erstens ist die manuelle Abgrenzung des Glioms einschließlich seiner Unterregionen aufgrund seines infiltrativen Charakters und des Vorhandenseins einer heterogenen Kontrastverstärkung schwierig. Zweitens verformt das Gehirn seine Form ̶ die so genannte "Hirnverschiebung" ̶ als Reaktion auf chirurgische Manipulationen, Schwellungen durch osmotische Medikamente und Anästhesie, was den Nutzen präopera-tiver Bilddaten für die Steuerung des Eingriffs einschränkt. Bildgesteuerte Systeme bieten Ärzten einen unschätzbaren Einblick in anatomische oder pathologische Ziele auf der Grundlage moderner Bildgebungsmodalitäten wie Magnetreso-nanztomographie (MRT) und Ultraschall (US). Bei den bildgesteuerten Instrumenten handelt es sich hauptsächlich um computergestützte Systeme, die mit Hilfe von Computer-Vision-Methoden die Durchführung perioperativer chirurgischer Eingriffe erleichtern. Die Chirurgen müssen jedoch immer noch den Operationsplan aus präoperativen Bildern gedanklich mit Echtzeitinformationen zusammenführen, während sie die chirurgischen Instrumente im Körper manipulieren und die Zielerreichung überwachen. Daher war die Notwendigkeit einer Bildführung während neurochirurgischer Eingriffe schon immer ein wichtiges Anliegen der Ärzte. Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Entwicklung eines neuartigen Systems für die peri-operative bildgeführte Neurochirurgie (IGN), nämlich DeepIGN, mit dem die erwarteten Ergebnisse der Hirntumorchirurgie erzielt werden können, wodurch die Gesamtüberle-bensrate maximiert und die postoperative neurologische Morbidität minimiert wird. Im Rahmen dieser Arbeit werden zunächst neuartige Methoden für die Kernbestandteile des DeepIGN-Systems der Hirntumor-Segmentierung im MRT und der multimodalen präope-rativen MRT zur intraoperativen US-Bildregistrierung (iUS) unter Verwendung der jüngs-ten Entwicklungen im Deep Learning vorgeschlagen. Anschließend wird die Ergebnisvor-hersage der verwendeten Deep-Learning-Netze weiter interpretiert und untersucht, indem für den Menschen verständliche, erklärbare Karten erstellt werden. Schließlich wurden Open-Source-Pakete entwickelt und in weithin anerkannte Software integriert, die für die Integration von Informationen aus Tracking-Systemen, die Bildvisualisierung und -fusion sowie die Anzeige von Echtzeit-Updates der Instrumente in Bezug auf den Patientenbe-reich zuständig ist. Die Komponenten von DeepIGN wurden im Labor validiert und in einem simulierten Operationssaal evaluiert. Für das Segmentierungsmodul erreichte DeepSeg, ein generisches entkoppeltes Deep-Learning-Framework für die automatische Abgrenzung von Gliomen in der MRT des Gehirns, eine Genauigkeit von 0,84 in Bezug auf den Würfelkoeffizienten für das Bruttotumorvolumen. Leistungsverbesserungen wurden bei der Anwendung fort-schrittlicher Deep-Learning-Ansätze wie 3D-Faltungen über alle Schichten, regionenbasier-tes Training, fliegende Datenerweiterungstechniken und Ensemble-Methoden beobachtet. Um Hirnverschiebungen zu kompensieren, wird ein automatisierter, schneller und genauer deformierbarer Ansatz, iRegNet, für die Registrierung präoperativer MRT zu iUS-Volumen als Teil des multimodalen Registrierungsmoduls vorgeschlagen. Es wurden umfangreiche Experimente mit zwei Multi-Location-Datenbanken durchgeführt: BITE und RESECT. Zwei erfahrene Neurochirurgen führten eine zusätzliche qualitative Validierung dieser Studie durch, indem sie MRT-iUS-Paare vor und nach der deformierbaren Registrierung überlagerten. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das vorgeschlagene iRegNet schnell ist und die besten Genauigkeiten erreicht. Darüber hinaus kann das vorgeschlagene iRegNet selbst bei nicht trainierten Bildern konkurrenzfähige Ergebnisse liefern, was seine Allgemeingültigkeit unter Beweis stellt und daher für die intraoperative neurochirurgische Führung von Nutzen sein kann. Für das Modul "Erklärbarkeit" wird das NeuroXAI-Framework vorgeschlagen, um das Vertrauen medizinischer Experten in die Anwendung von KI-Techniken und tiefen neuro-nalen Netzen zu erhöhen. Die NeuroXAI umfasst sieben Erklärungsmethoden, die Visuali-sierungskarten bereitstellen, um tiefe Lernmodelle transparent zu machen. Die experimen-tellen Ergebnisse zeigen, dass der vorgeschlagene XAI-Rahmen eine gute Leistung bei der Extraktion lokaler und globaler Kontexte sowie bei der Erstellung erklärbarer Salienzkar-ten erzielt, um die Vorhersage des tiefen Netzwerks zu verstehen. Darüber hinaus werden Visualisierungskarten erstellt, um den Informationsfluss in den internen Schichten des Encoder-Decoder-Netzwerks zu erkennen und den Beitrag der MRI-Modalitäten zur end-gültigen Vorhersage zu verstehen. Der Erklärungsprozess könnte medizinischen Fachleu-ten zusätzliche Informationen über die Ergebnisse der Tumorsegmentierung liefern und somit helfen zu verstehen, wie das Deep-Learning-Modell MRT-Daten erfolgreich verar-beiten kann. Außerdem wurde ein interaktives neurochirurgisches Display für die Eingriffsführung entwickelt, das die verfügbare kommerzielle Hardware wie iUS-Navigationsgeräte und Instrumentenverfolgungssysteme unterstützt. Das klinische Umfeld und die technischen Anforderungen des integrierten multimodalen DeepIGN-Systems wurden mit der Fähigkeit zur Integration von (1) präoperativen MRT-Daten und zugehörigen 3D-Volumenrekonstruktionen, (2) Echtzeit-iUS-Daten und (3) positioneller Instrumentenver-folgung geschaffen. Die Genauigkeit dieses Systems wurde anhand eines benutzerdefi-nierten Agar-Phantom-Modells getestet, und sein Einsatz in einem vorklinischen Operati-onssaal wurde simuliert. Die Ergebnisse der klinischen Simulation bestätigten, dass die Montage des Systems einfach ist, in einer klinisch akzeptablen Zeit von 15 Minuten durchgeführt werden kann und mit einer klinisch akzeptablen Genauigkeit erfolgt. In dieser Arbeit wurde ein multimodales IGN-System entwickelt, das die jüngsten Fort-schritte im Bereich des Deep Learning nutzt, um Neurochirurgen präzise zu führen und prä- und intraoperative Patientenbilddaten sowie interventionelle Geräte in das chirurgi-sche Verfahren einzubeziehen. DeepIGN wurde als Open-Source-Forschungssoftware entwickelt, um die Forschung auf diesem Gebiet zu beschleunigen, die gemeinsame Nut-zung durch mehrere Forschungsgruppen zu erleichtern und eine kontinuierliche Weiter-entwicklung durch die Gemeinschaft zu ermöglichen. Die experimentellen Ergebnisse sind sehr vielversprechend für die Anwendung von Deep-Learning-Modellen zur Unterstützung interventioneller Verfahren - ein entscheidender Schritt zur Verbesserung der chirurgi-schen Behandlung von Hirntumoren und der entsprechenden langfristigen postoperativen Ergebnisse

    Conditional Invertible Generative Models for Supervised Problems

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    Invertible neural networks (INNs), in the setting of normalizing flows, are a type of unconditional generative likelihood model. Despite various attractive properties compared to other common generative model types, they are rarely useful for supervised tasks or real applications due to their unguided outputs. In this work, we therefore present three new methods that extend the standard INN setting, falling under a broader category we term generative invertible models. These new methods allow leveraging the theoretical and practical benefits of INNs to solve supervised problems in new ways, including real-world applications from different branches of science. The key finding is that our approaches enhance many aspects of trustworthiness in comparison to conventional feed-forward networks, such as uncertainty estimation and quantification, explainability, and proper handling of outlier data

    LIPIcs, Volume 261, ICALP 2023, Complete Volume

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    LIPIcs, Volume 261, ICALP 2023, Complete Volum

    Undergraduate and Graduate Course Descriptions, 2023 Spring

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    Wright State University undergraduate and graduate course descriptions from Spring 2023

    optimización da planificación de adquisición de datos LIDAR cara ó modelado 3D de interiores

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    The main objective of this doctoral thesis is the design, validation and implementation of methodologies that allow the geometric and topological modelling of navigable spaces, whether inside buildings or urban environments, to be integrated into three-dimensional geographic information systems (GIS-3D). The input data of this work will consist mainly of point clouds (which can be classified) acquired by LiDAR systems both indoors and outdoors. In addition, the use of BIM infrastructure models and cadastral maps is proposed depending on their availability. Point clouds provide a large amount of environmental information with high accuracy compared to data offered by other acquisition technologies. However, the lack of data structure and volume requires a great deal of processing effort. For this reason, the first step is to structure the data by dividing the input cloud into simpler entities that facilitate subsequent processes. For this first division, the physical elements present in the cloud will be considered, since they can be walls in the case of interior environments or kerbs in the case of exteriors. In order to generate navigation routes adapted to different mobile agents, the next objective will try to establish a semantic subdivision of space according to the functionalities of space. In the case of internal environments, it is possible to use BIM models to evaluate the results and the use of cadastral maps that support the division of the urban environment. Once the navigable space is divided, the design of topologically coherent navigation networks will be parameterized both geometrically and topologically. For this purpose, several spatial discretization techniques, such as 3D tessellations, will be studied to facilitate the establishment of topological relationships, adjacency, connectivity and inclusion between subspaces. Based on the geometric characterization and the topological relations established in the previous phase, the creation of three-dimensional navigation networks with multimodal support will be addressed and different levels of detail will be considered according to the mobility specifications of each agent and its purpose. Finally, the possibility of integrating the networks generated in a GIS-3D visualization system will be considered. For the correct visualization, the level of detail can be adjusted according to geometry and semantics. Aspects such as the type of user or transport, mobility, rights of access to spaces, etc. They must be considered at all times.El objetivo principal de esta tesis doctoral es el diseño, la validación y la implementación de metodologías que permitan el modelado geométrico y topológico de espacios navegables, ya sea de interiores de edificios o entornos urbanos, para integrarse en sistemas de información geográfica tridimensional (SIG). -3D). Los datos de partida de este trabajo consistirán principalmente en nubes de puntos (que pueden estar clasificados) adquiridas por sistemas LiDAR tanto en interiores como en exteriores. Además, se propone el uso de modelos BIM de infraestructuras y mapas catastrales en función de su disponibilidad. Las nubes de puntos proporcionan una gran cantidad de información del entorno con gran precisión con respecto a los datos ofrecidos por otras tecnologías de adquisición. Sin embargo, la falta de estructura de datos y su volumen requiere un gran esfuerzo de procesamiento. Por este motivo, el primer paso que se debe realizar consiste en estructurar los datos dividiendo la nube de entrada en entidades más simples que facilitan los procesos posteriores. Para esta primera división se considerarán los elementos físicos presentes en la nube, ya que pueden ser paredes en el caso de entornos interiores o bordillos en el caso de los exteriores. Con el propósito de generar rutas de navegación adaptadas a diferentes agentes móviles, el próximo objetivo intentará establecer una subdivisión semántica del espacio de acuerdo con las funcionalidades del espacio. En el caso de entornos internos, es posible utilizar modelos BIM para evaluar los resultados y el uso de mapas catastrales que sirven de apoyo en la división del entorno urbano. Una vez que se divide el espacio navegable, se parametrizará tanto geométrica como topológicamente al diseño de redes de navegación topológicamente coherentes. Para este propósito, se estudiarán varias técnicas de discretización espacial, como las teselaciones 3D, para facilitar el establecimiento de relaciones topológicas, la adyacencia, la conectividad y la inclusión entre subespacios. A partir de la caracterización geométrica y las relaciones topológicas establecidas en la fase anterior, se abordará la creación de redes de navegación tridimensionales con soporte multimodal y se considerarán diversos niveles de detalle según las especificaciones de movilidad de cada agente y su propósito. Finalmente, se contemplará la posibilidad de integrar las redes generadas en un sistema de visualización tridimensional 3D SIG 3D. Para la correcta visualización, el nivel de detalle se puede ajustar en función de la geometría y la semántica. Aspectos como el tipo de usuario o transporte, movilidad, derechos de acceso a espacios, etc. Deben ser considerados en todo momento.O obxectivo principal desta tese doutoral é o deseño, validación e implementación de metodoloxías que permitan o modelado xeométrico e topolóxico de espazos navegables, ben sexa de interiores de edificios ou de entornos urbanos, ca fin de seren integrados en Sistemas de Información Xeográfica tridimensionais (SIX-3D). Os datos de partida deste traballo constarán principalmente de nubes de puntos (que poden estar clasificadas) adquiridas por sistemas LiDAR tanto en interiores como en exteriores. Ademáis plantease o uso de modelos BIM de infraestruturas e mapas catastrais dependendo da súa dispoñibilidade. As nubes de puntos proporcionan unha gran cantidade de información do entorno cunha gran precisión respecto os datos que ofrecen outras tecnoloxías de adquisición. Sen embargo, a falta de estrutura dos datos e a seu volume esixe un amplo esforzo de procesado. Por este motivo o primeiro paso a levar a cabo consiste nunha estruturación dos datos mediante a división da nube de entrada en entidades máis sinxelas que faciliten os procesos posteriores. Para esta primeira división consideraranse elementos físicos presentes na nube como poden ser paredes no caso de entornos interiores ou bordillos no caso de exteriores. Coa finalidade de xerar rutas de navegación adaptadas a distintos axentes móbiles, o seguinte obxectivo tratará de establecer unha subdivisión semántica do espazo de acordo as funcionalidades do espazo. No caso de entornos interiores plantease a posibilidade de empregar modelos BIM para avaliar os resultados e o uso de mapas catastrais que sirvan de apoio na división do entorno urbano. Unha vez divido o espazo navigable parametrizarase tanto xeométricamente como topolóxicamene de cara ao deseño de redes de navegación topolóxicamente coherentes. Para este fin estudaranse varias técnicas de discretización de espazos como como son as teselacións 3D co obxectivo de facilitar establecer relacións topolóxicas, de adxacencia, conectividade e inclusión entre subespazos. A partir da caracterización xeométrica e das relación topolóxicas establecidas na fase previa abordarase a creación de redes de navegación tridimensionais con soporte multi-modal e considerando varios niveis de detalle de acordo as especificacións de mobilidade de cada axente e a súa finalidade. Finalmente comtemplarase a posibilidade de integrar as redes xeradas nun sistema SIX 3D visualización tridimensional. Para a correcta visualización o nivel de detalle poderá axustarse en base a xeometría e a semántica. Aspectos como o tipo de usuario ou transporte, mobilidade, dereitos de acceso a espazos, etc. deberán ser considerados en todo momento
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