Dual-Tree Complex Wavelet Transform in the Frequency Domain and an Application to Signal Classification

We examine Kingsbury's dual-tree complex wavelet transform in the frequency domain, where it can be formulated for standard wavelet filters without special filter design and apply the method to the classification of signals. The obtained transforms achieve low shift sensitivity and better directionality compared to the real discrete wavelet transform while retaining the perfect reconstruction property

Thin concrete overlays wit carbon reinforcement on deteriorated concrete pavements

In many countries, concrete pavements are normally built as Jointed Plain Concrete Pavements. Due to a lack of alternatives, repairing deteriorated concrete pavements usually requires the replacement of the complete pavement structure and maintaining the joints, which is labour- and resource-intensive. To increase the durability of repairs and to save resources concrete overlays with carbon reinforcement are developed. By the application of non-corrosive carbon-textile reinforcement cracks might be distributed so fine, that such an overlay can be executed jointless, unlike in previous repair methods. For a durable repair the bond behaviour between the retained concrete and the overlay as well as between the overlay-concrete and the textile reinforcement have to be considered. In this paper, the basic principles and feasibility of such a repair method are examined. On the one hand, the decisive influencing variables and parameters such as bond behaviour and cracking behaviour within the overlay are pointed out and discussed. On the other hand, the performed special lab tests will be presented. These tests include cyclic loadings on large-scale beams with integrated overlays of such types, evaluating the bond behaviour and the durability after a few millions of load cycles. Furthermore, the crack formation in the overlay is determined by means of tensile and flexural tensile strength tests

Feasible Adaptation Criteria for Hybrid Wavelet - Large Margin Classifiers

In the context of signal classification, this paper assembles and compares criteria to easily judge the discrimination quality of a set of feature vectors. The quality measures are based on the assumption that a Support Vector Machine is used for the final classification. Thus, the ultimate criterion is a large margin separating the two classes. We apply the criteria to control the feature extraction process for signal classification. Adaptive features related to the shape of the signals are extracted by wavelet filtering followed by a nonlinear map. To be able to test many features, the criteria are easily computable while still reliably predicting the classification performance. We also present a novel approach for computing the radius of a set of points in feature space. The radius, in relation to the margin, forms the most commonly used error bound for Support Vector Machines. For isotropic kernels, the problem of radius computation can be reduced to a common Support Vector Machine classification problem

Effectively Finding the Optimal Wavelet for Hybrid Wavelet - Large Margin Signal Classification

For hybrid wavelet - large margin classifiers, adapting the wavelet may significantly improve the classification performance. We propose to select the wavelet with respect to a large margin classifier and data to improve class separability and minimise the generalisation error. In this paper, we show that this wavelet adaptation problem can be formulated as an optimisation problem with polynomial objective function and investigate some techniques to solve it. In particular, we propose an adaptive grid search algorithm that efficiently solves the problem compared with standard optimisation techniques

Contrasting motivational orientation and evaluative coding accounts: on the need to differentiate the effectors of approach/avoidance responses

Several emotion theorists suggest that valenced stimuli automatically trigger motivational orientations and thereby facilitate corresponding behavior. Positive stimuli were thought to activate approach motivational circuits which in turn primed approach-related behavioral tendencies whereas negative stimuli were supposed to activate avoidance motivational circuits so that avoidance-related behavioral tendencies were primed (motivational orientation account). However, recent research suggests that typically observed affective stimulus response compatibility phenomena might be entirely explained in terms of theories accounting for mechanisms of general action control instead of assuming motivational orientations to mediate the effects (evaluative coding account). In what follows, we explore to what extent this notion is applicable. We present literature suggesting that evaluative coding mechanisms indeed influence a wide variety of affective stimulus response compatibility phenomena. However, the evaluative coding account does not seem to be sufficient to explain affective S-R compatibility effects. Instead, several studies provide clear evidence in favor of the motivational orientation account that seems to operate independently of evaluative coding mechanisms. Implications for theoretical developments and future research designs are discussed

Strukturelle Untersuchung der Rückhaltung von Actiniden und ihrer Übergangsmetallhomologe an ausgewählte Alumosilikat-Phasen

Die sichere Endlagerung hochradioaktiver Stoffe ist weltweit eine der großen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Der abgebrannte Kernbrennstoff ist hoch-radiotoxisch und stellt somit eine Gefährdung für Mensch und Umwelt dar. Daher muss der radioaktive Abfall für bis zu einer Million Jahre von der Umwelt isoliert werden. International wird dafür die Endlagerung in tiefengeologischen Formationen favorisiert. Für ein solches Endlager für radioaktive Abfälle kommen in Deutschland Salz-, Ton- und Kristallinformationen in Frage, welche aufgrund der verschiedenen mineralogischen und geochemischen Bedingungen Radionuklide (RN) unterschiedlich stark immobilisieren. Wesentliche Prozesse sind dabei Ausfällung, Einbau in Festphasen und Sorption an Mineraloberflächen. Für eine belastbare Risikobewertung möglicher Endlagerstandorte sind geeignete Transportmodelle notwendig, welche auf umfangreiche thermodynamische Daten angewiesen sind. Hierfür sind insbesondere Studien zu Wechselwirkungen (WW) von RN mit Mineralphasen im Kristallingestein, d.h. Quarz, Feldspäten, Glimmern, nicht ausreichend verfügbar. Die minoren Actinide Am und Cm liegen in wässriger Lösung grundsätzlich im dreiwertigen Oxidationszustand vor. Außerdem werden unter den zu erwarteten reduzierenden Bedingungen in einem Endlager auch Np zu einem geringen und Pu zu einem nennenswerten Teil dreiwertig vorliegen. Daher beschäftigt sich der erste Teil der Arbeit mit den WW dreiwertiger Actiniden (An(III) = Am, Cm) mit Feldspäten. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss von Elektrolyten auf die Rückhaltung von Actiniden an Mineraloberflächen. Dabei wurde zum einen der Einfluss des natürlich häufig auftretenden, anorganischen Liganden Sulfat auf die Sorption von An(III) an das Schichtsilikat (Glimmer) Muskovit untersucht, sowie in einem weiteren Beispiel der Einfluss der Elektrolytzusammensetzung auf die Sorption des Actinids Thorium an Muskovit untersucht. Th liegt in wässriger Lösung ausschließlich vierwertig vor und wird stark hydrolysiert, wodurch die Bildung polynuklearer Spezies begünstigt ist. Methodisch kommen in diesem Teil der Arbeit neben Oberflächenröntgenbeugung (SXRD) auch Alphaspektrometrie und Rasterkraftmikroskopie (AFM) zum Einsatz. Die Ergebnisse der Arbeit leisten einen signifikanten Beitrag zur realistischen Abschätzung der Mobilität drei- und vierwertiger Actiniden im Kristallingestein. Die Ergebnisse der Arbeit werden in Zukunft Simulationen des reaktiven Transports und somit die Auswahl eines geeigneten Standorts für ein Endlager für radioaktiven Abfall unterstützen

Adaptive Conjoint Wavelet-Support Vector Classifiers

Combined wavelet - large margin classifiers succeed in solving difficult signal classification problems in cases where solely using a large margin classifier like, e.g., the Support Vector Machine may fail. This thesis investigates the problem of conjointly designing both classifier stages to achieve a most effective classifier architecture. Particularly, the wavelet features should be adapted to the Support Vector classifier and the specific classification problem. Three different approaches to achieve this goal are considered: The classifier performance is seriously affected by the wavelet or filter used for feature extraction. To optimally choose this wavelet with respect to the subsequent Support Vector classification, appropriate criteria may be used. The radius - margin Support Vector Machine error bound is proven to be computable by two standard Support Vector problems. Criteria which are computationally still more efficient may be sufficient for filter adaptation. For the classification by a Support Vector Machine, several criteria are examined rating feature sets obtained from various orthogonal filter banks. An adaptive search algorithm is devised that, once the criterion is fixed, efficiently finds the optimal wavelet filter. To extract shift invariant wavelet features, Kingsbury's dual-tree complex wavelet transform is examined. The dual-tree filter bank construction leads to wavelets with vanishing negative frequency parts. An enhanced transform is established in the frequency domain for standard wavelet filters without special filter design. The translation and rotational invariance is improved compared with the common wavelet transform as shown for various standard wavelet filters. So the framework well applies to adapted signal classification. Wavelet adaptation for signal classification is a special case of feature selection. Feature selection is an important combinatorial optimisation problem in the context of supervised pattern classification. Four novel continuous feature selection approaches directly minimising the classifier performance are presented. In particular, they include linear and nonlinear Support Vector classifiers. The key ideas of the approaches are additional regularisation and embedded nonlinear feature selection. To solve the optimisation problems, difference of convex functions programming which is a general framework for non-convex continuous optimisation is applied. This optimisation framework may also be interesting for other applications and succeeds in robustly solving the problems, and hence, building more powerful feature selection methods

Die Rolle der microRNA21 in Rechtsherzhypertrophie und -fibrose

Rechtsventrikuläre Hypertrophie tritt primär im Rahmen von verschiedenen Herzerkrankungen auf. Wesentlich bedeutender ist sie jedoch als sekundäre Erscheinung im Zusammenhang mit Lungenerkrankungen, wie zum Beispiel dem Pulmonalarteriellen Hochdruck. Rechtsherzversagen entsteht durch den Umschwung von kompensierter zu dekompensierter Herzinsuffizienz; dieser Prozess ist ausschlaggebend für das Überleben der Patienten. Die hieran beteiligten Mechanismen sind bisher noch nicht genau bekannt. Daher wird daran gearbeitet, neuartige Behandlungsstrategien zu entwickeln, die der Entstehung von kardialem Remodelling, wie kardialer Fibrose, Hypertrophie und Dilatation, entgegenwirken. Ein neues Feld in der kardiovaskulären Forschung sind miRNAs, endogene, kurze (~ 22 Nukleotide-lange), einzelsträngige, nicht-kodierende RNAs, die die Genexpression in den meisten Fällen negativ auf posttranskriptionaler Ebene regulieren. Anfang des neuen Jahrtausends wurden zum ersten Mal Substanzen entwickelt und eingesetzt, die die Funktion dieser miRNAs hemmen können. Es handelt sich hierbei um sogenannte Antagomire. Ausgehend von verschiedenen Veröffentlichungen und Untersuchungen zur Beteiligung einzelner miRNAs an der Entstehung von Herzkreislauferkrankungen, wurde in dieser Studie die Beteiligung der miRNA-21 an der Entstehung von Rechtsherzhypertrophie und –fibrose untersucht. Das als Tiermodell eingesetzte Pulmonalarterielle Banding bei der Maus führte zur Ausbildung rechtsventrikulärer Hypertrophie, signifikanter Druckerhöhung im rechten Ventrikel, zum kardialen Remodelling (myokardiale Fibrose, rechtsventrikuläre Dilatation) und zu vermehrter Expression der miRNA-21. Als Therapeutikum wurde 7 Tage nach der Operation ein cholesterolkonjugiertes, spezifisches Antagomir-21 in einer Dosierung von 8mg/kg eingesetzt. Es wurde dreimalig in dreitägigem Abstand als intravenöse Injektion verabreicht. Das Ansprechen der Therapie wurde mittels Echokardiographie, hämodynamischer Messung und Histologie evaluiert. Die Ausbildung der rechtsventrikulären Hypertrophie konnte durch das eingesetzte Antagomir nicht vermindert werden. In der Echokardiographie zeigte sich unter der Therapie aber eine signifikante Verbesserung der rechtsventrikulären Funktionsparameter. Als primäre Ursache dieser Funktionsverbesserung ist die in der Histologie festgestellte verminderte Ausprägung der myokardialen Fibrose zu sehen. Dadurch wird eine verbesserte Compliance des rechten Ventrikels ermöglicht. Wir konnten zeigen, dass die Hemmung des miRNA-21 mittels eines spezifischen Antagomirs eine neuartige Therapieoption für die Behandlung von rechtsventrikulärer Hypertrophie und –fibrose darstellen könnte.Primary right ventricular hypertrophy is an indicator of different cardiac diseases. Much more important is its secondarily occurance resulting from pulmonary diseases, e.g. pulmonary arterial hypertension. Right ventricular failure develops when compensated right ventricular insufficiency turns to decompensated right ventricular insufficiency. This process highly determines the patients outcome. To date the underlying pathological mechanisms are unknown. Therefore people are keen on developing novel treatment strategies, to impede the formation of cardiac remodeling, such as cardic fibrosis, hypertrophy and dilatation. MiRNAs are a relatively new field in cardiovascular research. They are endogenous, short (~22 nucleotides in length), single-stranded non-coding RNAs, which negatively regulate gene expression at the posttranscriptional level. At the beginning of the new millenium miRNA-blocking-compounds were developed for the first time. These substances were called antagomirs. Based on previous studies and publications dealing with the involvement of miRNAs in the development of cardiovascular diseases, this dissertation focused on the role of miRNA-21 in right ventricular hypertrophy and fibrosis. Pulmonary Arterial Banding in mice led to right ventricular hypertrophy, significant increase in right ventricular pressure, cardiac remodeling (myocardial fibrosis, right ventricular dilatation) and to an increased expression of miR-21. As a therapeutic agent we used a cholesterol-conjugated specific Anatgomir-21 at a dosage of 8mg/kg. Therapy was started 7 days post op and the antagomir was injected intravenously every third day, 3 times in total. The therapeutic effect was evaluated using echocardiography, hemodynamic measurements and histology: Right ventricular hypertrophy was not influenced by this therapy. Echocardiography revealed a significant improvement of right ventricular function in mice when treated with antagomir-21. The reason for this is the reduced formation of cardiac fibrosis, which was also confirmed by histology. This led to an enhanced compliance of the right ventricle. Our study suggests that the inhibition of miRNA-21 by a specific antagomir might be a novel therapeutic option for treating right ventricular hypertrophy and fibrosis