Automatic image quality enhancement using deep neural networks

Abstract. Photo retouching can significantly improve image quality and it is considered an essential part of photography. Traditionally this task has been completed manually with special image enhancement software. However, recent research utilizing neural networks has been proven to perform better in the automated image enhancement task compared to traditional methods. During the literature review of this thesis, multiple automatic neural-network-based image enhancement methods were studied, and one of these methods was chosen for closer examination and evaluation. The chosen network design has several appealing qualities such as the ability to learn both local and global enhancements, and its simple architecture constructed for efficient computational speed. This research proposes a novel dataset generation method for automated image enhancement research, and tests its usefulness with the chosen network design. This dataset generation method simulates commonly occurring photographic errors, and the original high-quality images can be used as the target data. This dataset design allows studying fixes for individual and combined aberrations. The underlying idea of this design choice is that the network would learn to fix these aberrations while producing aesthetically pleasing and consistent results. The quantitative evaluation proved that the network can learn to counter these errors, and with greater effort, it could also learn to enhance all of these aspects simultaneously. Additionally, the network’s capability of learning local and portrait specific enhancement tasks were evaluated. The models can apply the effect successfully, but the results did not gain the same level of accuracy as with global enhancement tasks. According to the completed qualitative survey, the images enhanced by the proposed general enhancement model can successfully enhance the image quality, and it can perform better than some of the state-of-the-art image enhancement methods.Automaattinen kuvanlaadun parantaminen käyttämällä syviä neuroverkkoja. Tiivistelmä. Manuaalinen valokuvien käsittely voi parantaa kuvanlaatua huomattavasti ja sitä pidetään oleellisena osana valokuvausprosessia. Perinteisesti tätä tehtävää varten on käytetty erityisiä manuaalisesti operoitavia kuvankäsittelyohjelmia. Nykytutkimus on kuitenkin todistanut neuroverkkojen paremmuuden automaattisessa kuvanparannussovelluksissa perinteisiin menetelmiin verrattuna. Tämän diplomityön kirjallisuuskatsauksessa tutkittiin useita neuroverkkopohjaisia kuvanparannusmenetelmiä, ja yksi näistä valittiin tarkempaa tutkimusta ja arviointia varten. Valitulla verkkomallilla on useita vetoavia ominaisuuksia, kuten paikallisten sekä globaalien kuvanparannusten oppiminen ja sen yksinkertaistettu arkkitehtuuri, joka on rakennettu tehokasta suoritusnopeutta varten. Tämä tutkimus esittää uuden opetusdatan generointimenetelmän automaattisia kuvanparannusmetodeja varten, ja testaa sen soveltuvuutta käyttämällä valittua neuroverkkorakennetta. Tämä opetusdatan generointimenetelmä simuloi usein esiintyviä valokuvauksellisia virheitä, ja alkuperäisiä korkealaatuisia kuvia voi käyttää opetuksen tavoitedatana. Tämän generointitavan avulla voitiin tutkia erillisten valokuvausvirheiden, sekä näiden yhdistelmän korjausta. Tämän menetelmän tarkoitus oli opettaa verkkoa korjaamaan erilaisia virheitä sekä tuottamaan esteettisesti miellyttäviä ja yhtenäisiä tuloksia. Kvalitatiivinen arviointi todisti, että käytetty neuroverkko kykenee oppimaan erillisiä korjauksia näille virheille. Neuroverkko pystyy oppimaan myös mallin, joka korjaa kaikkia ennalta määrättyjä virheitä samanaikaisesti, mutta alhaisemmalla tarkkuudella. Lisäksi neuroverkon kyvykkyyttä oppia paikallisia muotokuvakohtaisia kuvanparannuksia arvioitiin. Koulutetut mallit pystyvät myös toteuttamaan paikallisen kuvanparannuksen onnistuneesti, mutta nämä mallit eivät yltäneet globaalien parannusten tasolle. Toteutetun kyselytutkimuksen mukaan esitetty yleisen kuvanparannuksen malli pystyy parantamaan kuvanlaatua onnistuneesti, sekä tuottaa parempia tuloksia kuin osa vertailluista kuvanparannustekniikoista

Young Adults and Active Citizenship Towards Social Inclusion through Adult Education

This open access book sheds light on a range of complex interdependencies between adult education, young adults in vulnerable situations and active citizenship. Adult education has been increasingly recognized as a means to engage and re-engage young adults and facilitate their life chances and social inclusion thus contributing to an active citizenship within their societal contexts. This collection of chapters dealing with issues of social inclusion of young people represents the first book to explicitly approach the complex interdependencies between adult education, young adults in vulnerable situations and active citizenship from the European perspective. Social exclusion, disengagement and disaffection of young adults have been among the most significant concerns faced by EU member states over the last decade. It has been increasingly recognised by a range of stakeholders that there is a growing number of young people suffering from the various effects of the unstable social, economic and political situations affecting Europe and its neighbouring countries. Young adults who experience different degrees of vulnerability are especially at risk of being excluded and marginalised. Engaging young adults through adult education has been strongly related to addressing the specific needs and requirements that would facilitate their participation in social, economic and civic/political life in their country contexts. Fostering the active citizenship of young people, both directly and indirectly, is an area where many AE programmes overlap, and this has become a core approach to integration. This book considers social, economic and political dimensions of active citizenship, encompassing the development of social competences and social capital, civic and political participation and the skills related to the economy and labour market. The cross-national consideration of the notions of vulnerability, inclusion and active citizenship underpins the complexity of translating these concepts into the national contexts of adult education programmes

Asiakkaiden näkemykset valinnanvapaudesta : Tulokset fysioterapiaa saaville vaativan lääkinnällisen kuntoutuksen asiakkaille tehdystä kyselystä

Kelan järjestämissä ja rahoittamissa vaativan lääkinnällisen kuntoutuksen yksilöllisissä fysioterapiapalveluissa asiakkaat ovat pitkään voineet vaikuttaa tuottajien valintaan, mutta virallisesti asiakkaan valinnanvapaus otettiin käyttöön vuonna 2011. Valinnanvapaus on ulottunut Kelan kilpailutuksen seurauksena hyväksymiin palveluntuottajiin, jotka sijaitsevat asiakkaan lähialueella. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten tärkeäksi asiakkaat kokevat valinnanvapauden, mitkä seikat vaikuttavat palveluntuottajan valintaan sekä vaihtamiseen ja miten asiakkaan valinnanvapautta voitaisiin jatkossa kehittää. Tutkimusaineisto kerättiin toteuttamalla kysely 20–63-vuotiaille henkilöille, jotka saivat vaativaa lääkinnällistä kuntoutusta vuonna 2015. Kyselyn otos poimittiin yksinkertaisella satunnaisotannalla, jonka koko oli yhteensä 3 400 henkilöä. Vastauksia saatiin yhteensä 1 724 kappaletta, joten vastausprosentti oli 50,7. Tässä työpaperissa esitetään kyselyn kuvailevat tulokset. Analyysiä on tehty tarkastelemalla sekä tilastollisia jakaumia että teemoittamalla avoimia vastauksia. Valtaosa vaativan lääkinnällisen kuntoutuksen fysioterapian asiakkaista tekee palveluntuottajan valinnan joko itsenäisesti tai yhdessä läheistensä kanssa. Tärkeimmiksi valintoihin vaikuttaviksi seikoiksi kuntoutujat nostivat palveluntuottajan erikoisosaamisen, kuntoutujien oman käsityksen terapian laadusta ja vaikuttavuudesta sekä aikaisemmat kokemukset palveluntuottajista. Eri kuntoutujat arvostavat eri tekijöitä, joten valinnanvapaus on mahdollistanut kuntoutujille tuottajan valinnan omien mieltymysten mukaisesti. Tiedon löytäminen ja sopivan fysioterapeutin valitseminen koetaan pääosin helpoksi. Vanhemmat henkilöt, vähemmän koulutusta saaneet, hyvän terveydentilan omaavat ja valinnan itse tekevät kuntoutujat kokevat löytävänsä tietoa helpoiten. Puolestaan ne, jotka ovat vaihtaneet tuottajaa aikaisemmin, kokevat tiedon löytämisen vaikeammaksi. Parhaiten tietoa eri tuottajista on löydetty terveydenhuollon ammattilaisilta, Kelasta ja ystäviltä tai sukulaisilta. Tietoa on hankittu myös esimerkiksi vertaisverkostolta sekä tekemällä tutustumiskäyntejä. Valinnanvapautta pidetään hyvin tärkeänä. Naiset pitävät valinnan mahdollisuutta tärkeämpänä kuin miehet ja koulutetut tärkeämpänä kuin vähemmän koulutusta saaneet. Valinnanvapaus koetaan tärkeämmäksi, jos kuntoutus on kestänyt pitkän aikaa, jos tuottajan valinta tehdään itsenäisesti ja jos asiakas on aikaisemmin vaihtanut palveluntuottajaa. Sekä hyvän että huonon terveydentilan omaavat arvostavat valinnanvapautta yhtäläisesti. Kuntoutuksen jatkuvuutta arvostetaan, mutta useat kuntoutujat ovat vaihtaneet palveluntuottajaa myös laadullisten tekijöiden vuoksi. Tutkimustulosten perusteella valinnanvapauteen perustuva malli on toiminut hyvin vaativassa lääkinnällisessä kuntoutuksessa. Valinnanvapautta pidetään tärkeänä ja sen tuomaa mahdollisuutta valita palveluntuottaja omien mieltymysten mukaan on käytetty. Vaikka tiedon löytyminen koetaan pääosin helpoksi, voitaisiin valinnanvapautta kehittää ja valintaa helpottaa tarjoamalla asiakkaille enemmän vertailukelpoista tietoa tuottajista

Valinnanvapaus ja kilpailu terveyspalveluissa : Kansainväliset käytännöt, talousteoria ja empiiriset tutkimukset

Tässä työpaperissa tarkastellaan valinnanvapautta terveyspalveluiden järjestämistapana. Työpaperissa käydään lyhyesti läpi eurooppalaisia käytäntöjä valinnanvapaudesta ja tarkastellaan terveyspalveluiden kilpailuun ja valinnanvapauteen liittyvää teoreettista ja empiiristä tutkimuskirjallisuutta. Valinnanvapautta terveyspalveluissa on lisätty useissa Euroopan valtioissa viimeisen kahden vuosikymmenen aikana. Valinnanvapautta on perusteltu arvona itsessään, mutta erityisesti sen on ajateltu parantavan palveluiden kustannustehokkuutta ja laatua. Kun raha seuraa potilasta, tulisi kilpailun johtaa palveluiden laadun paranemiseen. Valinnan tueksi potilaille tulisi olla saatavilla vertailukelpoista tietoa palveluiden laadusta. Taloustieteen kirjallisuus on perinteisesti ollut hyvin yksimielinen kilpailun vaikutuksista terveyspalveluiden laatuun erityisesti kun tuottajille korvataan kiinteä hinta potilaista. Teorian mukaan tuottajat kilpailevat hinnan sijaan laadullisilla tekijöillä, eli kilpailu johtaa palveluiden laadun paranemiseen. Kilpailun vaikutukset palveluiden laatuun voivat olla kuitenkin moniselitteisemmät. Esimerkiksi tuottajien ominaispiirteet, palveluista saatavilla oleva tieto, mahdollinen kermankuorinta ja potilaiden vapaa alueellinen liikkuvuus vaikuttavat siihen, millaisia vaikutuksia valinnanvapaudella on potilaiden saamien palveluiden laatuun. Kansainvälisten empiiristen tutkimustulosten perusteella eniten potilaiden valintaan vaikut-taa matkustusaika tuottajalle. Tutkimuksissa on kuitenkin havaittu, että myös vertailukelpoinen tieto palveluiden laadusta on ohjannut potilaiden valintaa parempien tuottajien pariin. Havainnot antavat viitteitä sille, että valinnanvapaus kasvattaa laadukkaiden palveluiden kysyntää ja kannustaa tuottajia parantamaan palveluidensa laatua. Lisäksi kansainvälisissä tutkimuksissa on havaittu, että terveyspalveluiden laatu on korkeampaa kilpailullisilla markkinoilla. Havainnot tukevat näkemystä, että valinnanvapaus voi antaa terveyspalveluiden tuottajille kannustimia parantaa palveluidensa laatua. Valinnanvapauteen liittyvät käytännöt ovat kuitenkin vielä melko tuoreita, joten pitkän aikavälin vaikutuksia potilaiden valintoihin ja palveluiden laatuun on vielä vaikeaa arvioida

Bathing water quality monitoring practices in europe and the United States

Publisher Copyright: © 2021 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland.Many countries including EU Member States (EUMS) and the United States (U.S.) regularly monitor the microbial quality of bathing water to protect public health. This study comprehensively evaluates the EU bathing water directive (BWD) and the U.S. recreational water quality criteria (RWQC) as regulatory frameworks for monitoring microbial quality of bathing water. The major differences between these two regulatory frameworks are the provision of bathing water profiles, classification of bathing sites based on the pollution level, variations in the sampling frequency, accepted probable illness risk, epidemiological studies conducted during the development of guideline values, and monitoring methods. There are also similarities between the two approaches given that both enumerate viable fecal indicator bacteria (FIB) as an index of the potential risk to human health in bathing water and accept such risk up to a certain level. However, enumeration of FIB using methods outlined within these current regulatory frameworks does not consider the source of contamination nor variation in inactivation rates of enteric microbes in different ecological contexts, which is dependent on factors such as temperature, solar radiation, and salinity in various climatic regions within their geographical areas. A comprehensive "tool-box approach", i.e., coupling of FIB and viral pathogen indicators with microbial source tracking for regulatory purposes, offers potential for delivering improved understanding to better protect the health of bathers.Peer reviewe

Using auxiliary data to rationalize smartphone-based pre-harvest forest mensuration

Accurate mensuration of forest stands for pre-harvest planning will pose high costs if carried out by a professional forester as an on-site evaluation. The costs could be reduced if a person with limited mensuration expertise could collect the required data using a smartphone-based system such as TRESTIMA (R) Forest Inventory System. Without prior information, the field sample with sufficient number of measurement points over the whole stand should be selected, so that the entire variation will be covered. We present and test a rational framework based on selecting the sampling locations according to auxiliary data. As auxiliary variables, we use various spatial data sources indicating forests' structural or spectral variation, as well as previously predicted inventory variables. We construct two variants of sampling schemes based on the local pivotal method, weighted by the auxiliary data, and compare the results to simple random sampling (SRS) with corresponding sample sizes. According to our findings, the benefits of auxiliary data depend on the considered stand, species and timber assortment. The use of auxiliary data leads generally to improved results and up to three times higher efficiency (i.e. lower variance) as compared with SRS. We conclude that the framework of applying auxiliary data has high capabilities in rationalizing the sampling efforts with little drawbacks, consequently providing potential to improve the results with similar sample size and possibility to use of non-specialists for the pre-harvest inventory.Peer reviewe

Assessing Restoration Potential of Semi-natural Grasslands by Landscape Change Trajectories

Species-rich semi-natural grasslands have rapidly declined and become fragmented in Northern Europe due to ceased traditional agricultural practices and animal husbandry. Restoration actions have been introduced in many places to improve the habitat conditions and increase the area to prevent any further losses of their ecological values. However, given the limited resources and long time span needed for successful restoration, it is essential to target activities on sites having a suitable initial state and where the effects of restoration are most beneficial for the habitat network. In this paper we present a conceptual framework for evaluating the restoration potential of partially overgrown and selectively managed semi-natural grasslands in a moderately transformed agricultural environment in south-western Finland. On the basis of the spatio-temporal landscape trajectory analysis, we construct potential restoration scenarios based on expected semi-natural grassland characteristics that are derived from land productivity, detected grassland continuum, and date of overgrowth. These scenarios are evaluated using landscape metrics, their feasibility is discussed and the effects of potential restoration are compared to the present extent of open semi-natural grasslands. Our results show that landscape trajectory analysis and scenario construction can be valuable tools for the restoration planning of semi-natural grasslands with limited resources. The approach should therefore be considered as an essential tool to find the most optimal restoration sites and to pre-evaluate the effects.</p