On systematic approaches for interpreted information transfer of inspection data from bridge models to structural analysis

In conjunction with the improved methods of monitoring damage and degradation processes, the interest in reliability assessment of reinforced concrete bridges is increasing in recent years. Automated imagebased inspections of the structural surface provide valuable data to extract quantitative information about deteriorations, such as crack patterns. However, the knowledge gain results from processing this information in a structural context, i.e. relating the damage artifacts to building components. This way, transformation to structural analysis is enabled. This approach sets two further requirements: availability of structural bridge information and a standardized storage for interoperability with subsequent analysis tools. Since the involved large datasets are only efficiently processed in an automated manner, the implementation of the complete workflow from damage and building data to structural analysis is targeted in this work. First, domain concepts are derived from the back-end tasks: structural analysis, damage modeling, and life-cycle assessment. The common interoperability format, the Industry Foundation Class (IFC), and processes in these domains are further assessed. The need for usercontrolled interpretation steps is identified and the developed prototype thus allows interaction at subsequent model stages. The latter has the advantage that interpretation steps can be individually separated into either a structural analysis or a damage information model or a combination of both. This approach to damage information processing from the perspective of structural analysis is then validated in different case studies

Encoding high dynamic range and wide color gamut imagery

In dieser Dissertation wird ein szenischer Bewegtbilddatensatz mit erweitertem Dynamikumfang (High Dynamic Range, HDR) und großem Farbumfang (Wide Color Gamut, WCG) eingeführt und es werden Modelle zur Kodierung von HDR und WCG Bildern vorgestellt. Die objektive und visuelle Evaluation neuer HDR und WCG Bildverarbeitungsalgorithmen, Kompressionsverfahren und Bildwiedergabegeräte erfordert einen Referenzdatensatz hoher Qualität. Daher wird ein neuer HDR- und WCG-Video-Datensatz mit einem Dynamikumfang von bis zu 18 fotografischen Blenden eingeführt. Er enthält inszenierte und dokumentarische Szenen. Die einzelnen Szenen sind konzipiert um eine Herausforderung für Tone Mapping Operatoren, Gamut Mapping Algorithmen, Kompressionscodecs und HDR und WCG Bildanzeigegeräte darzustellen. Die Szenen sind mit professionellem Licht, Maske und Filmausstattung aufgenommen. Um einen cinematischen Bildeindruck zu erhalten, werden digitale Filmkameras mit ‘Super-35 mm’ Sensorgröße verwendet. Der zusätzliche Informationsgehalt von HDR- und WCG-Videosignalen erfordert im Vergleich zu Signalen mit herkömmlichem Dynamikumfang eine neue und effizientere Signalkodierung. Ein Farbraum für HDR und WCG Video sollte nicht nur effizient quantisieren, sondern wegen der unterschiedlichen Monitoreigenschaften auf der Empfängerseite auch für die Dynamik- und Farbumfangsanpassung geeignet sein. Bisher wurden Methoden für die Quantisierung von HDR Luminanzsignalen vorgeschlagen. Es fehlt jedoch noch ein entsprechendes Modell für Farbdifferenzsignale. Es werden daher zwei neue Farbräume eingeführt, die sich sowohl für die effiziente Kodierung von HDR und WCG Signalen als auch für die Dynamik- und Farbumfangsanpassung eignen. Diese Farbräume werden mit existierenden HDR und WCG Farbsignalkodierungen des aktuellen Stands der Technik verglichen. Die vorgestellten Kodierungsschemata erlauben es, HDR- und WCG-Video mittels drei Farbkanälen mit 12 Bits tonaler Auflösung zu quantisieren, ohne dass Quantisierungsartefakte sichtbar werden. Während die Speicherung und Übertragung von HDR und WCG Video mit 12-Bit Farbtiefe pro Kanal angestrebt wird, unterstützen aktuell verbreitete Dateiformate, Videoschnittstellen und Kompressionscodecs oft nur niedrigere Bittiefen. Um diese existierende Infrastruktur für die HDR Videoübertragung und -speicherung nutzen zu können, wird ein neues bildinhaltsabhängiges Quantisierungsschema eingeführt. Diese Quantisierungsmethode nutzt Bildeigenschaften wie Rauschen und Textur um die benötigte tonale Auflösung für die visuell verlustlose Quantisierung zu schätzen. Die vorgestellte Methode erlaubt es HDR Video mit einer Bittiefe von 10 Bits ohne sichtbare Unterschiede zum Original zu quantisieren und kommt mit weniger Rechenkraft im Vergleich zu aktuellen HDR Bilddifferenzmetriken aus

Postulates on electromagnetic activity in biological systems and cancer

A framework of postulates is formulated to define the existence, nature, and function of a coherent state far from thermodynamic equilibrium in biological systems as an essential condition for the existence of life. This state is excited and sustained by energy supply. Mitochondria producing small packets of energy in the form of adenosine and guanosine triphosphate and strong static electric field around them form boundary elements between biochemical-genetic and physical processes. The transformation mechanism of chemical energy into useful work for biological needs and the excitation of the coherent state far from thermodynamic equilibrium are fundamental problems. The exceptional electrical polarity of biological objects and long-range interactions suggest a basic role of the endogenous electromagnetic field generated by living cells. The formulated postulates encompass generation, properties and function of the electromagnetic field connected with biological activity and its pathological deviations. Excited longitudinal polar oscillations in microtubules in eukaryotic cells generate the endogenous electromagnetic field. The metabolic activity of mitochondria connected with water ordering forms conditions for excitation. The electrodynamic field plays an important role in the establishment of coherence, directional transport, organization of morphological structures, interactions, information transfer, and brain activity. An overview of experimental results and physical models supporting the postulates is included. The existence of the endogenous biological electromagnetic field, its generation by microtubules and supporting effects produced by mitochondria have a reasonable experimental foundation. Cancer transformation is a pathological reduction of the coherent energy state far from thermodynamic equilibrium. Malignancy, i.e. local invasion and metastasis, is a direct consequence of mitochondrial dysfunction, disturbed microtubule polar oscillations and the generated electromagnetic field

Improving the proteome coverage of Daphnia magna - implications for future ecotoxicoproteomics studies

Aquatic pollution is an increasing problem and requires extensive research efforts to understand associated consequences and to find suitable solutions. The crustacean Daphnia is a keystone species in lacustrine ecosystems by connecting primary producers with higher trophic levels. Therefore, Daphnia is perfectly suitable to investigate biological effects of freshwater pollution and is frequently used as an important model organism in ecotoxicology. The field of ecotoxicoproteomics has become increasingly prevalent, as proteins are important for an organism's physiology and respond rapidly to changing environmental conditions. However, one obstacle in proteome analysis of Daphnia is highly abundant proteins like vitellogenin, decreasing the analytical depth of proteome analysis. To improve proteome coverage in Daphnia, we established an easy-to-use procedure based on the LC-MS/MS of whole daphnids and the dissected Daphnia gut, which is the main tissue getting in contact with soluble and particulate pollutants, separately. Using a comprehensive spectral library, generated by gas-phase fractionation and a data-independent acquisition method, we identified 4621 and 5233 protein groups at high confidence (false discovery rate < 0.01) in Daphnia and Daphnia gut samples, respectively. By combining both datasets, a proteome coverage of 6027 proteins was achieved, demonstrating the effectiveness of our approach