Datavisualisering är en vanlig metod för att öka förståelsen av data genom att omvandla den från text till bild. Genom datavisualisering kan en gigantisk mängd data omvandlas till diagram och bilder som bidrar till att ge en användare en tydlig förståelse över vad denna data representerar. Det medlemsägda företaget Biometria verkar inom skogsnäring och har som uppgift att mäta skogsprodukter, så som trädstammar och stockar. Mätdatat lagras i skördspecifika XML-filer och görs tillgängligt för de som är involverade i skörden. Problemet är att dessa filer tenderar att bli extremt stora och svårtydda för någon som söker en överblick av en specifik skörd. Detta projekt har gått ut på att undersöka huruvida Biometrias data kan visualiseras och på så sätt förtydligas. Undersökningen resulterade i utvecklingen av en prototyp av en webbapplikation som tar emot en skördefil och visualiserar vissa mätdata från den. Den slutgiltiga prototypen bestod av en punktkarta som visar var stammarna fälldes, två cirkeldiagram som visar proportioner av trädarter samt sortiment av stockar, och ett stapeldiagram som visar max, minimi och medelvärden av stammarna och stockarnas diametrar. Resultatet var lyckat, eftersom de anställda på Biometria som resultatet presenterades för var överens om att visualiseringen bidrog till en mycket högre förståelse av den data som visualiserades. / Data visualization is a common method to increase the understanding of data by converting it from text to image. Through data visualization, a large amount of data can be transformed into diagrams and images that helps giving a user a clear understanding of what the data represents. The member-owned company Biometria operates in the forest industry and is tasked with measuring forest products, such as tree trunks and logs. The measurement data is stored in harvest-specific XML-files and are made available for those involved in the harvest. The problem is that these files tend to get extremely large and difficult to read for someone who wants an overview of a specific harvest. This project has aimed to investigate whether Biometria's data can be visualized and thus clarified. The study resulted in the development of a prototype of a web application that receives a harvest file and visualizes some measurement data from it. The final prototype consisted of a dot map showing where the trees were felled, two pie charts showing proportions of tree species and assortment of logs, and a bar chart showing the maximum, minimum and mean values of the trees and log diameters. The result was successful, since the employees at Biometria for whom the result was presented all agreed that the visualization contributed to a much higher understanding of the data that was visualized.

A Bicycle-sharing system (BSS) is a popular service scheme deployed in cities of different sizes around the world. Although docked bike systems are its most popular model used, it still experiences a number of weaknesses that could be optimized by investigating bike sharing network properties and evolution of obtained patterns.Efficiently keeping bicycle-sharing system as balanced as possible is the main problem and thus, predicting or minimizing the manual transportation of bikes across the city is the prime objective in order to save logistic costs for operating companies.The purpose of this thesis is two-fold; Firstly, it is to visualize bike flow using data exploration methods and statistical analysis to better understand mobility characteristics with respect to distance, duration, time of the day, spatial distribution, weather circumstances, and other attributes. Secondly, by obtaining flow visualizations, it is possible to focus on specific directed sub-graphs containing only those pairs of stations whose mutual flow difference is the most asymmetric. By doing so, we are able to use graph mining and machine learning techniques on these unbalanced stations.Identification of spatial structures and their structural change can be captured using Convolutional neural network (CNN) that takes adjacency matrix snapshots of unbalanced sub-graphs. A generated structure from the previous method is then used in the Long short-term memory artificial recurrent neural network (RNN LSTM) in order to find and predict its dynamic patterns.As a result, we are predicting bike flows for each node in the possible future sub-graph configuration, which in turn informs bicycle-sharing system owners in advance to plan accordingly. This combination of methods notifies them which prospective areas they should focus on more and how many bike relocation phases are to be expected. Methods are evaluated using Cross validation (CV), Root mean square error (RMSE) and Mean average error (MAE) metrics. Benefits are identified both for urban city planning and for bike sharing companies by saving time and minimizing their cost. / Lånecykel avser ett system för uthyrning eller utlåning av cyklar. Systemet används främst i större städer och bekostas huvudsakligen genom tecknande av ett abonnemang.Effektivt hålla cykel andelssystem som balanseras som möjligt huvud problemand därmed förutsäga eller minimera manuell transport av cyklar över staden isthe främsta mål för att spara logistikkostnaderna för drift companies.Syftet med denna avhandling är tvåfaldigt.För det första är det att visualisera cykelflödet med hjälp av datautforskningsmetoder och statistisk analys för att bättre förstå rörlighetskarakteristika med avseende på avstånd, varaktighet, tid på dagen, rumsfördelning, väderförhållanden och andra attribut.För det andra är det vid möjliga flödesvisualiseringar möjligt att fokusera på specifika riktade grafer som endast innehåller de par eller stationer vars ömsesidiga flödesskillnad är den mest asymmetriska.Genom att göra det kan vi anvnda grafmining och maskininlärningsteknik på dessa obalanserade stationer, och använda konjunktionsnurala nätverk (CNN) som tar adjacency matrix snapshots eller obalanserade subgrafer.En genererad struktur från den tidigare metoden används i det långa kortvariga minnet artificiella återkommande neurala nätverket (RNN LSTM) för att hitta och förutsäga dess dynamiska mönster.Som ett resultat förutsäger vi cykelflden för varje nod i den eventuella framtida underkonfigurationen, vilket i sin tur informerar cykeldelningsägare om att planera i enlighet med detta.Denna kombination av metoder meddelar dem vilka framtida områden som bör inriktas på mer och hur många cykelflyttningsfaser som kan förväntas.Metoder utvärderas med hjälp av cross validation (CV), Root mean square error (RMSE) och Mean average error (MAE) metrics.Fördelar identifieras både för stadsplanering och för cykeldelningsföretag genom att spara tid och minimera kostnaderna.

This thesis will provide knowledge on how to maintain a well developed flow of material while at the same time finding an optimal level of capacities for buffers. Simultaneously, aspects that allow for positive sustainability practices will be regarded.  Buffers have a considerable impact on the performance of a production system. However, the process of optimizing buffers remains a complex task, and is therefore in need of further research. Through a thorough data collection process, simulation modeling and Multi-objective Optimization, the authors will present evidence-based recommendations for managing buffers in an optimal manner. The case company currently has two buffer zones that are to be investigated if they could be improved by finding an optimal capacity level. The current flow of material consists of certain variations in the components that will be taken into consideration, some variations need further investigation in order to be representative and applicable to this study. By applying amongst other things, Lean concepts, Gemba walks, simulation modeling, interviews and knowledge within the specific field of buffer optimization, the authors were able to provide evidence-based recommendations. These recommendations both take into account optimal buffer capacities as well as brief sustainability and economical aspects. The authors have found that one buffer zone has the potential of being removed, which will contribute to positive environmental aspects. However, if this solution is to be applied, the need of planning and managing the distribution of components is required.  Another buffer zone has been investigated by applying the concept of Multi-objective Optimization, where the objectives are to maintain high throughput while minimizing the buffer capacities. The optimization procedure generated a decrease in buffer capacities in the zone by a total of 35%. This newly acquired space can either be used for other manufacturing processes, or be discontinued, which would decrease the energy consumption and positively affect the sustainability aspect.

[pt] A avaliação sistemática de uma Instituição de Ensino Superior (IES) fornece à sua administração um feedback valioso sobre vários aspectos da vida acadêmica, como a reputação da instituição e o desempenho individual do corpo docente. Em particular, as pesquisas com alunos são uma fonte de informação de primeira mão que ajuda a avaliar o desempenho do professor e a adequação do curso. Os objetivos principais desta tese são criar e avaliar modelos de análise de sentimento dos comentários dos alunos e estratégias para resumir os comentários dos alunos. A tese primeiro descreve duas abordagens para classificar a polaridade dos comentários dos alunos, ou seja, se eles são positivos, negativos ou neutros. A primeira abordagem depende de um dicionário criado manualmente que lista os termos que representam o sentimento a ser detectado nos comentários dos alunos. A segunda abordagem adota um modelo de representação de linguagem, que não depende de um dicionário criado manualmente, mas requer algum conjunto de teste anotado manualmente. Os resultados indicaram que a primeira abordagem superou uma ferramenta de linha de base e que a segunda abordagem obteve um desempenho muito bom, mesmo quando o conjunto de comentários anotados manualmente é pequeno. A tese então explora várias estratégias para resumir um conjunto de comentários com interpretações semelhantes. O desafio está em resumir um conjunto de pequenas frases, escritas por pessoas diferentes, que podem transmitir ideias repetidas. Como estratégias, a tese testou Market Basket Analysis, Topic Models, Text Similarity, TextRank e Entailment, adotando um método de inspeção humana para avaliar os resultados obtidos, uma vez que as métricas tradicionais de sumarização de textos se mostraram inadequadas. Os resultados sugerem que o agrupamento combinado com a estratégia baseada em centróide atinge os melhores resultados. / [en] The systematic evaluation of a Higher Education Institution (HEI) provides its administration with valuable feedback about several aspects of academic life, such as the reputation of the institution and the individual performance of teachers. In particular, student surveys are a first-hand source of information that help assess teacher performance and course adequacy. The primary goals of this thesis are to create and evaluate sentiment analysis models of students comments, and strategies to summarize students comments. The thesis first describes two approaches to classify the polarity of students comments, that is, whether they are positive, negative, or neutral. The first approach depends on a manually created dictionary that lists terms that represent the sentiment to be detected in the students comments. The second approach adopts a language representation model, which does not depend on a manually created dictionary, but requires some manually annotated test set. The results indicated that the first approach outperformed a baseline tool, and that the second approach achieved very good performance, even when the set of manually annotated comments is small. The thesis then explores several strategies to summarize a set of comments with similar interpretations. The challenge lies in summarizing a set of small sentences, written by different people, which may convey repeated ideas. As strategies, the thesis tested Market Basket Analysis, Topic Models, Text Similarity, TextRank, and Entailment, adopting a human inspection method to evaluate the results obtained, since traditional text summarization metrics proved inadequate. The results suggest that clustering combined with the centroid-based strategy achieves the best results.

This thesis aims to develop and evaluate a dashboard design that visualizes a stream of data from the different entities involved in autonomous warehouses, a subset of cyber-physical systems. I created this dashboard through User-Centered Design (UCD) methodologies based on two feedback iterations with the stakeholders employing semi-structured expert opinion interviews. This thesis also discusses the different stages involved in building this dashboard design, the design decisions, the technical aspects of the libraries used, and the feedback session towards the end of the project. It also presents the implemented dashboard as a proof of development efforts and explains its different functionalities. The project concludes with evaluating the dashboard through a semi-structured interview with the respective stakeholders and suggests features for further development. / Denna studie ämnar att utveckla och utvärdera en design för ett dashboard som visualiserar dataströmmar från olika enheter som kan hittas i autonoma lager. Detta dashboard har utvecklats genom att använda metoder inom användarcentrerad design, som baserades på två iterationer med intressenter som är experter inom området, där semistrukturerade intervjuer gjordes. Denna studie diskuterar också de olika steg som är involverade i att bygga designen av detta dashboard, de olika beslut som togs i designprocessen, de tekniska aspekterna av de bibliotek som används och resultatet från de sessioner som hölls för att få feedback i slutet av projektet. Studien presenterar också det dashboard som utvecklades samt förklarar dess funktionalitet. Slutsatser dras från de semistrukturerade intervjuerna med respektive intressent och föreslår framtida funktioner som skulle vara möjliga att implementera.

The Swedish Government has set a goal to reach net zero emissions of greenhouse gases by 2045, which together with the commissioning to the Swedish Housing Agency to prepare requirements for a climate declaration that shall reduce the climate impact from buildings, has enforce the AEC industry to provide solutions that help reach these targets. The introduction of the integration of BIM technologies, together with the LCA methodology has been suggested as a key solution to solve this problem. To achieve the results for this study, two main objectives were stablished. The first objective was to develop a BIM model in SMC able to produce automated climate calculations. The second objective was to perform interviews with relevant actors about this tool. The integration of those objectives helped to answer the research questions of this study. This study provides a way of performing automated climate calculations for construction projects using classification of materials in SMC and calculations in Excel. It also has the ability to perform data visualization of the carbon footprints of the complements in the 3D models of the project using the GWP of the chosen materials. It can be said that it is a great tool to introduce to decision-makers an easy way to identify the hotspots of carbon emissions and choose more sustainable alternatives. / Den Svenska Regeringen har fastställt ett mål att nå utsläppen av växthusgaser netto noll till 2045, som tillsammans med uppdraget till Boverket att förbereda krav på en klimatdeklaration som ska minska klimatpåverkan från byggnader har tvingat AEC-industrin att tillhandahålla lösningar som hjälper till att nå dessa mål. Införandet av integrationen av BIM-teknologier tillsammans med LCA-metoden har föreslagits som en nyckellösning för att lösa detta problem. För att uppnå resultaten för denna studie fastställdes två huvudmål. Det första målet var att utveckla en BIM-modell i SMC som kunde producera automatiserade klimatberäkningar. Det andra målet var att genomföra intervjuer med relevanta aktörer om detta verktyg. Integrationen av dessa mål hjälpte till att besvara forskningsfrågorna i denna studie. Denna studie ger ett sätt att utföra automatiserade klimatberäkningar för byggprojekt med klassificering av material i SMC och beräkningar i Excel. Det har också förmågan att utföra datavisualisering av kolavtryck av komplementen i projektets 3D-modeller med GWP för de valda materialen. Det kan sägas att det är ett bra verktyg att introducera för beslutsfattare ett enkelt sätt att identifiera de hotspots som koldioxidutsläpp och välja mer hållbara alternativ.

In the rapidly growing wind energy market, regions with cold climates are currently in the spotlight owing to their abundance of wind resources. However, the operation of wind turbines in cold climate conditions is challenged by serious icing problems. Ice accretion on the rotor blades of a wind turbine results in a decline in power production, an increase in fatigue loads, and raises health and safety concerns. To mitigate these adverse effects, ice protection systems (IPS) are now widely being employed. These systems mainly rely on costly blade heating techniques, yet their efficiency is limited and they cannot effectively prevent or remove ice build-up under all ambient conditions. In this study, the performance of five identical wind turbines, each equipped with an electrothermal heating IPS, is analyzed over several icing events. All data are collected from an undisclosed wind park located in northern Sweden. Historical wind turbine data is studied to explore the extent of icing-induced losses and IPS activities, as well as the dependence of blade icing and IPS efficiency on meteorological conditions. Based on the results from the analysis, suggestions will be provided on how the control settings of the IPS can be modified to increase the de-icing effectiveness and reduce ice-related production losses. For the purposes of better understanding the performance of the wind turbines and their IPS in icing conditions, an analytic dashboard has been internally developed. To derive quantitative information about the IPS efficiency, a set of standardized metrics is utilized. An internal algorithm has been developed that classifies various forms of ice losses and different status codes of wind turbines. These ice losses and turbine status codes are monitored and analyzed using the analytic dashboard. Statistical analysis indicates that the most substantial source of ice losses is the stoppages caused by blade icing, whereas losses during de-icing operations are relatively insignificant. Results from the IPS performance analysis show that the icing-induced losses are further influenced by the inconsistency in the IPS behavior. The systems have shown to be inefficient even when operating under conditions of wind speed and ambient temperature that fall within their specified operational limits, indicating their dependence on external conditions. In the majority of icing events, a delay in IPS activation was observed, particularly when these events coincided with periods of high wind speeds. Moreover, the heating of the blades is not sufficient, as multiple attempts to melt the accreted ice are often required, yet success is not always achieved. The difficulty in validating whether the blades are free of ice stems from the fact that the heat is emitted only from the blade’s leading edge. The author suggests specific immediate measures to improve the control of the IPS, including changing the threshold values for IPS triggering and adjusting the duration and frequency of ice removal cycles. These measures are confined by constraints tied to Intellectual Property Rights, limiting the extent to which elements in the IPS control settings can be modified by the wind operator. Nevertheless, if these constraints are relaxed, there exists significant untapped potential for further optimizing the control of IPS. / På den snabbt växande vindkraftsmarknaden är regioner med kallt klimat för närvarande i fokus på grund av deras rikliga vindresurser. Driften av vindkraftverk i kalla klimatförhållanden utmanas dock av allvarliga problem med isbildning. Isbildning på vindkraftverkens rotorblad leder till minskad kraftproduktion, ökade utmattningsbelastningar och ger upphov till hälso- och säkerhetsproblem. För att mildra dessa negativa effekter används nu isskyddssystem (IPS) i stor utsträckning. Dessa system är huvudsakligen beroende av kostsamma tekniker för uppvärmning av bladen, men deras effektivitet är begränsad och de kan inte effektivt förhindra eller avlägsna isbildning under alla omgivningsförhållanden. I denna studie analyseras prestandan hos fem identiska vindkraftverk, vart och ett utrustat med en IPS för elektrotermisk uppvärmning, under flera nedisningshändelser. Alla data har samlats in från en icke namngiven vindkraftspark i norra Sverige. Historiska vindturbindata studeras för att undersöka omfattningen av nedisningsinducerade förluster och IPS-aktiviteter, samt beroendet av bladnedisning och IPS-effektivitet på meteorologiska förhållanden. Baserat på resultaten från analysen kommer förslag att ges på hur kontrollinställningarna för IPS kan modifieras för att öka avisningseffektiviteten och minska isrelaterade produktionsförluster. För att bättre förstå hur IPS-utrustade vindkraftverk presterar under isförhållanden har en analysverktyg utvecklats internt. För att få kvantitativ information om IPS-effektiviteten används en uppsättning standardiserade mätvärden. En intern algoritm har utvecklats som klassificerar olika former av isförluster och olika statuskoder för vindturbiner. Dessa isförluster och turbinstatuskoder övervakas och analyseras med hjälp av analysverktyget. Statistisk analys visar att den mest betydande källan till isförluster är de stopp som orsakas av isbildning på bladen, medan förluster under avisning är relativt obetydliga. Resultaten från IPS-prestandaanalysen visar att de isinducerade förlusterna påverkas ytterligare av inkonsekvensen i IPS-beteendet. Systemen har visat sig vara ineffektiva även när de arbetar under förhållanden med vindhastighet och omgivningstemperatur som faller inom deras angivna operativa gränser, vilket visar att de är beroende av yttre förhållanden. Vid de flesta isbildningstillfällen observerades en fördröjning av IPS-aktiveringen, särskilt när dessa händelser sammanföll med perioder med höga vindhastigheter. Vidare är uppvärmningen av bladen inte tillräcklig, eftersom det ofta krävs flera försök att smälta den ackumulerade isen, men man lyckas inte alltid. Svårigheten att avgöra om bladen är fria från is beror på att värmen endast avges från bladets framkant. Studien föreslår specifika omedelbara åtgärder för att förbättra kontrollen av IPS, inklusive ändring av tröskelvärdena för IPS-aktivering och justering av varaktigheten och frekvensen för isborttagningscykler. Dessa åtgärder begränsas av immateriella rättigheter, som begränsar i vilken utsträckning operatören kan ändra IPS-kontrollinställningarna. Om dessa begränsningar lättas finns det dock en betydande outnyttjad potential för ytterligare optimering av kontrollen av IPS.

Augmented Reality enables combining virtual data spaces with real-world environments through visual augmentations, transforming everyday environments into user interfaces of arbitrary type, size, and content. In the past, the development of Augmented Reality was mainly technology-driven. This made head-mounted Mixed Reality devices more common in research, industrial, or personal use cases. However, such devices are always human-centered, making it increasingly important to closely investigate and understand human factors within such applications and environments. Augmented Reality usage can reach from a simple information display to a dedicated device to present and analyze information visualizations. The growing data availability, amount, and complexity amplified the need and wish to generate insights through such visualizations. Those, in turn, can utilize human visual perception and Augmented Reality’s natural interactions, the potential to display three-dimensional data, or the stereoscopic display. In my thesis, I aim to deepen the understanding of how Augmented Reality applications must be designed to optimally adhere to human factors and ergonomics, especially in the area of visual data analysis. To address this challenge, I ground my thesis on three research questions: (1) How can we design such applications in a human-centered way? (2) What influence does the real-world environment have within such applications? (3) How can AR applications be combined with existing systems and devices? To answer those research questions, I explore different human properties and real-world environments that can affect the same environment’s augmentations. For human factors, I investigate the competence in working with visualizations as visualization literacy, the visual perception of visualizations, and physical ergonomics like head movement. Regarding the environment, I examine two main factors: the visual background’s influence on reading and working with immersive visualizations and the possibility of using alternative placement areas in Augmented Reality. Lastly, to explore future Augmented Reality systems, I designed and implemented Hybrid User Interfaces and authoring tools for immersive environments. Throughout the different projects, I used empirical, qualitative, and iterative methods in studying and designing immersive visualizations and applications. With that, I contribute to understanding how developers can apply human and environmental parameters for designing and creating future AR applications, especially for visual data analysis. / Augmented Reality ermöglicht es, die reale Welt mit virtuellen Datenräume durch visuelle Augmentierungen zu kombinieren. Somit werden alltägliche Umgebungen in Benutzeroberflächen beliebiger Art, Größe und beliebigen Inhalts verwandelt. In der Vergangenheit war die Entwicklung von Augmented Reality hauptsächlich technologiegetrieben. Folglich fanden head-mounted Mixed Reality Geräte immer häufiger in der Forschung, Industrie oder im privaten Bereich anwendung. Da die Geräte jedoch immer auf den Menschen ausgerichtet sind, wird es immer wichtiger die menschlichen Faktoren in solchen Anwendungen und Umgebungen genau zu untersuchen. Die Nutzung von Augmented Reality kann von einer einfachen Informationsanzeige bis hin zur Darstellung und Analyse von Informationsvisualisierungen reichen. Die wachsende Datenverfügbarkeit, -menge und -komplexität verstärkte den Bedarf und Wunsch, durch solche Visualisierungen Erkenntnisse zu gewinnen. Diese wiederum können die menschliche visuelle Wahrnehmung und die durch Augmented Reality bereitgestellte natürlichen Interaktion und die Darstellung dreidimensionale and stereoskopische Daten nutzen. In meiner Dissertation möchte ich das Verständnis dafür vertiefen, wie Augmented Reality-Anwendungen gestaltet werden müssen, um menschliche Faktoren und Ergonomie optimal zu berücksichtigen, insbesondere im Bereich der visuellen Datenanalyse. Hierbei stütze ich mich in meiner Arbeit auf drei Forschungsfragen: (1) Wie können solche Anwendungen menschenzentriert gestaltet werden? (2) Welchen Einfluss hat die reale Umgebung auf solche Anwendungen? (3) Wie können AR Anwendungen mit existierenden Systemen und Geräten kombiniert werden? Um diese Forschungsfragen zu beantworten, untersuche ich verschiedene menschliche und Umgebungseigenschaften, die sich auf die Augmentierungen derselben Umgebung auswirken können. Für menschliche Faktoren untersuche ich die Kompetenz im Umgang mit Visualisierungen als ``Visualization Literacy'', die visuelle Wahrnehmung von Visualisierungen, und physische Ergonomie wie Kopfbewegungen. In Bezug auf die Umgebung untersuche ich zwei Hauptfaktoren: den Einfluss des visuellen Hintergrunds auf das Lesen und Arbeiten mit immersiven Visualisierungen und die Möglichkeit der Verwendung alternativer Platzierungsbereiche in Augmented Reality. Um zukünftige Augmented Reality-Systeme zu erforschen, habe ich schließlich Hybride Benutzerschnittstellen und Konfigurationstools für immersive Umgebungen entworfen und implementiert. Während der verschiedenen Projekte habe ich empirische, qualitative und iterative Methoden bei der Untersuchung und Gestaltung von immersiven Visualisierungen und Anwendungen eingesetzt. Damit trage ich zum Verständnis bei, wie Entwickler menschliche und umbebungsbezogene Parameter für die Gestaltung und Erstellung zukünftiger AR-Anwendungen, insbesondere für die visuelle Datenanalyse, nutzen können.

The master's thesis examines the application of data visualization and the design of information panels, as a tool for managing the processes of enterprises and the state. In particular, the interface of the system for monitoring tuberculosis data is being designed. At the moment, data monitoring is characterized by fragmentation and inaccessibility of accurate data. The relevance of the topic is due to the need for digitalization of medicine and the development of a system for monitoring data on morbidity. The practical significance of the thesis consists in applying the results of the research to the Urals Research Institute of Phthisiopulmonology for monitoring the diseases of the population. The efficiency of the project is confirmed by calculations of such indicators as net present value, internal rate of return, simple and discounted payback period, which allows to make a conclusion about the expediency and efficiency of the implementation of the system. / В магистерской диссертации рассматриваются вопросы применения визуализации данных и проектирования информационных панелей, как инструмента для управления процессами предприятий и государства. В частности, проектируется интерфейс системы для мониторинга данных по туберкулезу. В текущий момент мониторинг данных характеризируется фрагментарностью и недоступностью точных данных. Актуальность темы обусловлена необходимостью цифровизации медицины и разработки системы мониторинга данных по заболеваемости. Практическая значимость диссертации состоит в применении результатов исследования в Уральском научно – исследовательском институте фтизиопульмонологии для мониторинга заболеваний населения. Эффективность проекта подтверждена расчетами таких показателей, как чистая приведенная стоимость, внутренняя норма доходности, простой и дисконтированный срок окупаемости, что позволяет сделать вывод о целесообразности и эффективности внедрения системы.

Dynamische zelluläre Prozesse wie Zellzyklus, Signaltransduktion oder Transkription zu analysieren wird Live-cell-imaging mittels Zeitraffermikroskopie verwendet. Um nun aber Zellabstammungsbäume aus einem Zeitraffervideo zu extrahieren, müssen die Zellen segmentiert und verfolgt werden können. Besonders hier, wo lebende Zellen über einen langen Zeitraum betrachtet werden, sind Fehler in der Analyse fatal: Selbst eine extrem niedrige Fehlerrate kann sich amplifizieren, wenn viele Zeitpunkte aufgenommen werden, und damit den gesamten Datensatz unbrauchbar machen. In dieser Arbeit verwenden wir einen einfachen aber praktischen Ansatz, der die Vorzüge der manuellen und automatischen Ansätze kombiniert. Das von uns entwickelte Live-cell-Imaging Datenanalysetool ‘eDetect’ ergänzt die automatische Zellsegmentierung und -verfolgung durch Nachbearbeitung. Das Besondere an dieser Arbeit ist, dass sie mehrere interaktive Datenvisualisierungsmodule verwendet, um den Benutzer zu führen und zu unterstützen. Dies erlaubt den gesamten manuellen Eingriffsprozess zu rational und effizient zu gestalten. Insbesondere werden zwei Streudiagramme und eine Heatmap verwendet, um die Merkmale einzelner Zellen interaktiv zu visualisieren. Die Streudiagramme positionieren ähnliche Objekte in unmittelbarer Nähe. So kann eine große Gruppe ähnlicher Fehler mit wenigen Mausklicks erkannt und korrigiert werden, und damit die manuellen Eingriffe auf ein Minimum reduziert werden. Die Heatmap ist darauf ausgerichtet, alle übersehenen Fehler aufzudecken und den Benutzern dabei zu helfen, bei der Zellabstammungsrekonstruktion schrittweise die perfekte Genauigkeit zu erreichen. Die quantitative Auswertung zeigt, dass eDetect die Genauigkeit der Nachverfolgung innerhalb eines akzeptablen Zeitfensters erheblich verbessern kann. Beurteilt nach biologisch relevanten Metriken, übertrifft die Leistung von eDetect die derer Tools, die den Wettbewerb ‘Cell Tracking Challenge’ gewonnen haben. / Live cell imaging based on time-lapse microscopy has been used to study dynamic cellular behaviors, such as cell cycle, cell signaling and transcription. Extracting cell lineage trees out of a time-lapse video requires cell segmentation and cell tracking. For long term live cell imaging, data analysis errors are particularly fatal. Even an extremely low error rate could potentially be amplified by the large number of sampled time points and render the entire video useless. In this work, we adopt a straightforward but practical design that combines the merits of manual and automatic approaches. We present a live cell imaging data analysis tool `eDetect', which uses post-editing to complement automatic segmentation and tracking. What makes this work special is that eDetect employs multiple interactive data visualization modules to guide and assist users, making the error detection and correction procedure rational and efficient. Specifically, two scatter plots and a heat map are used to interactively visualize single cells' visual features. The scatter plots position similar results in close vicinity, making it easy to spot and correct a large group of similar errors with a few mouse clicks, minimizing repetitive human interventions. The heat map is aimed at exposing all overlooked errors and helping users progressively approach perfect accuracy in cell lineage reconstruction. Quantitative evaluation proves that eDetect is able to largely improve accuracy within an acceptable time frame, and its performance surpasses the winners of most tasks in the `Cell Tracking Challenge', as measured by biologically relevant metrics.