The Conditional Lucas & Kanade Algorithm

The Lucas & Kanade (LK) algorithm is the method of choice for efficient dense image and object alignment. The approach is efficient as it attempts to model the connection between appearance and geometric displacement through a linear relationship that assumes independence across pixel coordinates. A drawback of the approach, however, is its generative nature. Specifically, its performance is tightly coupled with how well the linear model can synthesize appearance from geometric displacement, even though the alignment task itself is associated with the inverse problem. In this paper, we present a new approach, referred to as the Conditional LK algorithm, which: (i) directly learns linear models that predict geometric displacement as a function of appearance, and (ii) employs a novel strategy for ensuring that the generative pixel independence assumption can still be taken advantage of. We demonstrate that our approach exhibits superior performance to classical generative forms of the LK algorithm. Furthermore, we demonstrate its comparable performance to state-of-the-art methods such as the Supervised Descent Method with substantially less training examples, as well as the unique ability to "swap" geometric warp functions without having to retrain from scratch. Finally, from a theoretical perspective, our approach hints at possible redundancies that exist in current state-of-the-art methods for alignment that could be leveraged in vision systems of the future.Comment: 17 pages, 11 figure

Expanding the Family of Grassmannian Kernels: An Embedding Perspective

Modeling videos and image-sets as linear subspaces has proven beneficial for many visual recognition tasks. However, it also incurs challenges arising from the fact that linear subspaces do not obey Euclidean geometry, but lie on a special type of Riemannian manifolds known as Grassmannian. To leverage the techniques developed for Euclidean spaces (e.g, support vector machines) with subspaces, several recent studies have proposed to embed the Grassmannian into a Hilbert space by making use of a positive definite kernel. Unfortunately, only two Grassmannian kernels are known, none of which -as we will show- is universal, which limits their ability to approximate a target function arbitrarily well. Here, we introduce several positive definite Grassmannian kernels, including universal ones, and demonstrate their superiority over previously-known kernels in various tasks, such as classification, clustering, sparse coding and hashing

Face Detection with Effective Feature Extraction

There is an abundant literature on face detection due to its important role in many vision applications. Since Viola and Jones proposed the first real-time AdaBoost based face detector, Haar-like features have been adopted as the method of choice for frontal face detection. In this work, we show that simple features other than Haar-like features can also be applied for training an effective face detector. Since, single feature is not discriminative enough to separate faces from difficult non-faces, we further improve the generalization performance of our simple features by introducing feature co-occurrences. We demonstrate that our proposed features yield a performance improvement compared to Haar-like features. In addition, our findings indicate that features play a crucial role in the ability of the system to generalize.Comment: 7 pages. Conference version published in Asian Conf. Comp. Vision 201

Alle kolmevuotiaiden lasten taiteellinen toimijuus draamakasvatuksessa

Tiivistelmä. Tutkielmani tavoitteena oli tutkia alle kolmevuotiaiden lasten draamakasvatusta ja saada siitä mahdollisimman kattava kokonaiskuva sekä oman ammatillisen osaamisen että yhteiskunnallisten motiivien vuoksi. Lisäksi toisena tavoitteena oli tutkia, kuinka alle kolmevuotiaiden lasten taiteellinen toimijuus ilmenee draamakasvatuksessa varhaiskasvatuksen kontekstissa ja kuinka draamakasvattaja voi omalla toiminnallaan tukea lasten taiteellista toimijuutta osana draamakasvatusta. Laadullisessa tutkimuksessani draamakasvatuksella tarkoitetaan varhaiskasvatuksessa tapahtuvaa draamallista toimintaa, jonka kautta tuetaan kokonaisvaltaisesti lapsen kehitystä ja kasvua ilmaisun eri keinoin, kuten tanssin ja roolileikkien kautta. Draamakasvatus määritellään Opetushallituksen julkaisemassa varhaiskasvatuksen toimintaa ohjaavassa asiakirjassa eli Varhaiskasvatussuunnitelman perusteissa keskeisenä osana ilmaisun monet muodot — oppimisen aluettta, johon kuuluvat kuvallinen, sanallinen, kehollinen, käsityöllinen ja musiikillinen ilmaisu (OPH, 2022, 44). Taiteellisella toimijuudella tarkoitetaan Pääjokea (2020) mukaillen lasten mahdollisuuksia ilmaista ja toteuttaa itseään draamakasvatuksen eri keinoin varhaiskasvatuksen arjen eri tilanteissa esimerkiksi käsinukkejen avulla. Taiteellista toimijuutta määrittävät osaltaan taiteellisen toimijuuden eri ulottuvuudet, joita ovat aistiva tutkija, luova ilmaisija, leikkivä kokeilija, yhteisöllinen taiteilija sekä kulttuurin perillinen (Pääjoki, 2020). Tutkimustulokset osoittavat, että draamakasvatus on moninainen ilmiö, jota toteutetaan varhaiskasvatuksessa draamakasvattajien omien tietojen ja taitojen pohjalta eri tavoin. Draamakasvatus nähdään vahvasti osana pienten lasten varhaiskasvatusta, jota toteutetaan monipuolisesti päiväkodin arjen eri tilanteissa, kuten pukemis- ja ruokailutilanteissa. Lasten taiteellista toimijuutta voidaan tukea kiinnittämällä huomiota draamakasvatukselle suotuisaan oppimisympäristöön, monipuolisiin toimintatapoihin ja välineisiin sekä draamakasvattajan heittäytymiseen ja eläytymiseen draaman vietäväksi. Lisäksi taiteellisen toimijuuden tukemisessa tärkeässä asemassa ovat draamakasvattajan omat käsitykset draamakasvatuksesta ja sen merkityksellisyydestä pienten lasten kasvun, kehityksen ja oppimisen näkökulmista, joita voidaan tukea koulutuksien ja valmiiden draamakasvatuksen materiaalien kautta

Alle 3-vuotiaiden lasten taiteellinen toimijuus varhaiskasvatuksessa

Tiivistelmä. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tuoda lisää tietoa alle 3-vuotiaiden lasten taidekasvatuksesta ja heidän taiteellisesta toimijuudestansa sekä lisätä ymmärrystä varhaiskasvatuksen henkilöstön eli taidekasvattajien, mahdollisuuksista tukea alle 3-vuotiaiden lasten taiteellista toimijuutta varhaiskasvatuksen kontekstissa. Tutkimuksen lähtökohtana toimii Karvin vuoden 2019 julkaisema arviointiraportti, jonka mukaan varhaiskasvatuksen taidekasvatus on laadultaan heikkoa sekä varhaiskasvatuksen henkilöstö kokee tarvitsevansa tukea alle 3-vuotiaiden lasten pedagogiikassa (Repo ym., 2019, 72, 159). Tutkimuksessani vastaan seuraaviin tutkimuskysymyksiin: 1. Miten alle 3-vuotiaiden lasten taiteellinen toimijuus näyttäytyy osana varhaiskasvatuksen taidekasvatusta? 2. Kuinka taidekasvattaja voi omalla toiminnallaan tukea alle 3-vuotiaiden lasten taiteellista toimijuutta? Tutkimuksessani alle 3-vuotiaiden lasten taiteellisella toimijuudella tarkoitetaan lasten kykyä ilmaista itseään taiteen eri keinoin varhaiskasvatuksen arjen eri tilanteissa (Pääjoki, 2020). Heidän taiteellinen toimijuutensa näyttäytyy varhaiskasvatuksessa tuokioiden lisäksi päiväkodin arjen pienissä hetkissä, kuten pukemistilanteissa. Tutkimustulokset osoittavat, että lasten taiteellista toimijuutta voidaan tukea kiinnittämällä huomiota taidekasvatuksen erilaisiin oppimisympäristöihin, materiaaleihin ja välineisiin sekä taidekasvattajan heittäytymiseen taiteen vietäväksi. Lisäksi taiteellisen toimijuuden tukemisessa tärkeässä asemassa ovat taidekasvattajan omat käsitykset taidekasvatuksesta ja taidekasvatuksen merkityksellisyydestä sekä itsestään taidekasvattajana

Hallintamentaliteetit kuntien ilmastotyössä:hallinnan ja tilan prosessien paikallislähtöinen analyysi

Tiivistelmä. Tässä pro gradu -tutkielmassa tarkastellaan suomalaiskuntien ja -kaupunkien ilmastotyötä. Ilmastotyön käsite kattaa ilmastonmuutoksen hillinnän ja sopeutumisen toimenpiteet. Toimenpiteiden suunnittelu vaatii hallinnollista ilmastoa koskevan tiedon arvokeskustelua. Tämä keskustelu määrittää myös eri yhteiskunnan toimijoiden sekä julkishallinnon tasojen vastuualueet. Tutkimuksessa muodostetaan kokonaiskuvan siitä, miten ilmastonmuutos on tuotu kuntahallintoon ja miten sitä pyritään kunnissa käsittelemään. Tutkimusasetelma korostaa kunnan muutosta valtiotilaan ja yhteiskuntaan nähden. Tutkielma muodostuu hallintamentaliteetin analyyttisen viitekehyksen kautta. Viitekehyksen painopisteissä hyödynnetään hallinnan diskursiivisen ja tilallisen rakentumisen teoriaa. Aineisto koostuu kymmenestä kuntien ilmastotyön vastaavan haastattelusta sekä 18 kappaleesta kuntien dokumentaatiota. Aineistoa käsitellään aineistolähtöisellä sisällönanalyysilla, joka tarkastelee hallinnan paikallistasoista järjestäytymistä ja ilmastotyön saamia merkityksiä. Tulosten perusteella kuntien ilmastotyön suunnittelu on pelkkää päästövähennystä monipuolisempaa, ja keskittyy muun muassa kuntien vetovoiman edistämiseen. Erilaisten strategioiden ohjausvaikutus ja yhteistyön verkostojen merkitys sen sijaan vaihtelee huomattavasti paikkakunnittain. Paikallisesti organisaation sisäiset keskusteluyhteydet määräävät, pystyykö kunnan ilmastotyön päävastaava edistämään toimenpiteitä. Paikallisesti kunnat haluavat osallistavaa ja avointa ilmastotyötä yhdessä alueen yhteisöjen kanssa. Diskursiivisesti hallinta hyödyntää kestävän kehityksen määritelmiä esimerkiksi saadakseen mukaan kaikki kunnan toimialat tai herättääkseen asukkaiden aktiivisuutta. Maakuntatasolta toivotaan konkreettisia työkaluja kuntien työhön ja valtiolta selkeämpiä linjauksia isoihin päästölähteisiin. Kunnilla on vaikeuksia soveltaa annettuja päästövähennysten malleja paikallistasoon, joka herättää kysymyksiä tiedon tuotannon vastuualueista. Resurssipula johtaa toimikentän muuttamiseen paikallistasolla muun muassa lisääntyvän seutuyhteistyön kautta. Kuntien aktiivinen vapaaehtoinen ilmastotyö vaikuttaa kunnan ja valtion vuorovaikutukseen niin, että kuntien ilmastotyötä edistävät valtion toimet jäävät vähäiselle keskustelulle. Tutkielman keskeiset tulokset kertovat kuntien kohtaamista haasteista, jotka eivät kaikki liity vain ilmastotyön toteuttamiseen. Ilmastonmuutoksen hallinnan tutkimus on merkittävää, sillä hillinnän ja sopeutumisen edistäminen vaatii eri hallintotasojen vuorovaikutuksen kriittistä tarkastelua. Aihepiirin tutkimusta voidaan jatkossa laajentaa koskemaan yksityisen ja kolmannen sektorin merkitystä ilmastonmuutoksen vastaamisessa

”Siinä on niiku tosi monia eri puolia”:kuvataidetta opettavien opettajien kokemuksia kuvataiteen arvioinnin haasteista

Tiivistelmä. Kuvataidetta opettavat opettajat ja alan tutkijat kokevat kuvataiteen arvioinnin yleensä haastavaksi. Arviointi saatetaan nähdä oppilaan kuvataiteellisen motivaation ja innostuksen latistajana ja siksi kuvataiteeseen sopimattomana toimintana. Kuvataiteen arviointiin liittyvä epävarmuuden tunne on vaivannut myös itseäni tulevana luokanopettajana sekä kuvataiteen aineenopettajana, ja toiminut siten innoittajana tässä pro gradu -tutkielmassa. Tunnetta aiheen valintaan vahvisti myös opetushallituksen julkaisemat uudet kuvataiteen arviointikriteerit arvosanoille 5, 7 ja 9 ja arvosanan 8 täsmennetyt kriteerit, jotka tulevat voimaan syksyllä 2021. Tutkielman teoreettisessa viitekehyksessä lähden liikkeelle taideteorioiden kuvailusta, sillä ne liittyvät kiinteästi kuvataiteen opetukseen ja arviointiin, ja avaavat lukijalle lähtökohtia kuvataiteen ymmärtämiseen. Sen jälkeen johdan taideteoriat taidekasvatusmallien kautta kuvataiteelliseen oppimiseen. Kolmannessa luvussa käsittelen erikseen arviointia perusopetuksen opetussuunnitelman näkökulmasta tarkentaen sitten kuvataiteen arviointiin. Neljäs luku käsittelee tutkimuksen metodologiaa ja viidennessä luvussa esittelen tutkimustulokset. Tutkielman loppupuolella on pohdintaa luotettavuudesta sekä eettisyydestä ja jatkotutkimusmahdollisuuksista. Tutkimus on fenomenologinen tutkimus, jossa tutkitaan kuvataidetta opettavien opettajien kokemuksia arvioinnista. Halusin lähteä tutkimaan erityisesti niitä kokemuksia, joissa opettajat kokevat arvioinnin hankalaksi. Toisaalta minua kiinnosti myös se, millaisia arviointimenetelmiä opettajat olivat omaksuneet kuvataiteellisen oppimisen ja osaamisen arvioimiseen uransa aikana. Haastattelin yhdessä Sanna Junkkilan kanssa neljää kuvataiteen maisteria, joilla oli vuosien kokemus kuvataiteen opettamisesta peruskoulussa ja lukiossa. Käsittelin litteroidun aineiston sisällönanalyysimenetelmällä. Tutkimustulosten mukaan opettajat käyttivät opetussuunnitelmassa määrättyjä arviointimenetelmiä eli summatiivista sekä formatiivista arviointia, johon sisältyivät myös itse- ja vertaisarviointi. Opettajat kertoivat käyvänsä vapaamuotoisia ohjaavia keskusteluja tuntien aikana sekä esimerkiksi kahdenkeskisiä arviointikeskusteluja oppilaan kanssa. Myös portfolioarviointia käytettiin. Opettajat pyrkivät toteuttamaan myös itse- ja vertaisarviointia muun muassa antamalla oppilaille tehtäväksi kuvailla sanoin omia töitä sekä antaa sanallista tai kirjallista palautetta myös luokkakaverin työstä. Opettajien kokemat haasteet kuvataiteen arvioinnissa liittyivät taiteen olemukseen, kuvataiteen arviointikriteereihin, ajan riittämättömyyteen sekä erinäisiin oppilaan työskentelyyn liittyviin seikkoihin. Opettajien arviointikokemukset antavat tärkeää tietoa aloittelevalle opettajalle kuvataiteen arvioinnista, jolloin niihin on helpompi myös lähteä pohtimaan ratkaisuja

Surface reconstruction of wear in carpets by using a wavelet edge detector

Carpet manufacturers have wear labels assigned to their products by human experts who evaluate carpet samples subjected to accelerated wear in a test device. There is considerable industrial and academic interest in going from human to automated evaluation, which should be less cumbersome and more objective. In this paper, we present image analysis research on videos of carpet surfaces scanned with a 3D laser. The purpose is obtaining good depth Images for an automated system that should have a high percentage of correct assessments for a wide variety of carpets. The innovation is the use of a wavelet edge detector to obtain a more continuously defined surface shape. The evaluation is based on how well the algorithms allow a good linear ranking and a good discriminance of consecutive wear labels. The results show an improved linear ranking for most carpet types, for two carpet types the results are quite significant

Lymphatic endothelium stimulates melanoma metastasis and invasion via MMP14-dependent Notch3 and b1-integrin activation

Lymphatic invasion and lymph node metastasis correlate with poor clinical outcome in melanoma. However, the mechanisms of lymphatic dissemination in distant metastasis remain incompletely understood. We show here that exposure of expansively growing human WM852 melanoma cells, but not singly invasive Bowes cells, to lymphatic endothelial cells (LEC) in 3D co-culture facilitates melanoma distant organ metastasis in mice. To dissect the underlying molecular mechanisms, we established LEC co-cultures with different melanoma cells originating from primary tumors or metastases. Notably, the expansively growing metastatic melanoma cells adopted an invasively sprouting phenotype in 3D matrix that was dependent on MMP14, Notch3 and β1-integrin. Unexpectedly, MMP14 was necessary for LEC-induced Notch3 induction and coincident β1-integrin activation. Moreover, MMP14 and Notch3 were required for LEC-mediated metastasis of zebrafish xenografts. This study uncovers a unique mechanism whereby LEC contact promotes melanoma metastasis by inducing a reversible switch from 3D growth to invasively sprouting cell phenotype