DI Mikko Toivonen väittelee keskiviikkona 25.5.2022 klo 13 Helsingin yliopiston Exactum-rakennuksen auditoriossa CK112 (Pietari Kalmin katu 5, pohjakerros) aiheesta Practical Spectral Diffraction Imaging. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Esa Rahtu (Tampereen yliopisto) ja kustoksena apulaisprofessori Arto Klami (Helsingin yliopisto). Väitöstilaisuus pidetään englanniksi.
Mikko Toivosen väitöskirja on osa Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen osastolla ja Multi-Source Probabilistic Inference -ryhmässä tehtävää tutkimusta. Väitöskirjatyön ohjaajana on toiminut apulaisprofessori Arto Klami (Helsingin yliopisto).
Spektrikuvaus diffraktiokuvauksen avulla
Spektrikuvaus on osoittautunut korvaamattomaksi työkaluksi monilla toimialoilla ja tutkimusalueilla. Spektrikuvia voidaan esimerkiksi käyttää materiaalin tunnistamiseen, elintarvikkeiden laadun seurantaan, apuna syövän diagnostiikassa, maalausten analysoinnissa ja maanpeitetyypin havaitsemisessa. Vaikka spektrikuvien hyöty on kiistaton, niitä ei käytetä niin laajalti kuin voisi. Tämä johtuu spektrikuvantamislaitteiden korkeasta hankintahinnasta ja niiden teknisistä rajoitteista monissa käyttötapauksissa. Spektrikuvia voidaan muodostaa myös hyödyntämällä tietokonetomografiaa (computed tomography imaging spectrometer, CTIS), eli yhdistelmää, jossa kuvantaminen suoritetaan digitaalikameran avulla yhdessä modifioidun objektiivilinssin kanssa, joka sisältää diffraktiohilan ja itse spektri muodostetaan laskennallisilla menetelmillä. Tämä tarjoaa kustannustehokkaan ja nopean tavan spektrikuvaukseen, joka on mahdollisesti suuren yleisön käytettävissä.
Työssä käsittelemme diffraktiokuvantamisen lisäosaa, vaihtoehtoista fyysistä mallia CTIS:lle sekä useita algoritmeja spektrikuvan tuottamiseen ja laitekalibrointiin. Ensiksi käsittelemme diffraktiokuvauslisäosan suunnittelun keskeisiä näkökohtia sekä kahta suunnitteluesimerkkiä kahdelle kameralle, jotka voidaan 3D-tulostaa kuluttajille suunnatuilla 3D-tulostimilla. Toiseksi esittelemme kolme diffraktiokuvauksen käyttötapausta, joissa käsitellään myös diffraktiokuvantamisen spektrikuvauksen käytännön kysymyksiä. Kolmanneksi esittelemme kalibrointimenettelyt, joita tarvitaan fyysisesti oikeiden spektriestimaattien tuottamiseksi. Kalibrointimenettelyjä tuetaan kolmen käyttötapauksen näkökulmasta. Esitetyt menetelmät on osoitettu toimiksi rajoitetuissa olosuhteissa, joten lopuksi pohditaan käyttötapauksissa esitettyjen menetelmien saattamista käytännössä toimiviksi eri käyttötarkoituksiin ja olosuhteisiin.
Väitöskirjan saatavuus
Väitöskirjan elektroninen versio on saatavilla Helsingin yliopiston e-thesis-palvelussa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-8166-4.
Painettuja väitöskirjoja voi tiedustella väittelijältä itseltään: mikko.e.toivonen@helsinki.fi.