Abstract This work evaluated the safety and effectiveness of operative techniques used in cranioplastic surgery and outcomes of these surgical methods. In study I the feasibility of endocranial fixation in frontal remodeling surgery for metopic and coronal synostosis was established. Good to excellent aesthetic results were seen in 96% of cases evaluated by a surgeon at the time of follow-up. Three patients out of 27 had complications requiring revisions. No mortality or permanent morbidity, nor complications related to endocranial placement of the plates were seen. Thus it was verified that placing resorbable material intracranially reduces the aesthetic impact without hindering the final result. Study II found that posterior cranial vault distraction procedures produced a mean increase of 25% in intracranial volume. This proved to be an effective technique for treating a variety of craniosynostosis with significant shortage of intracranial volume. 3D photogrammetric imaging was found to be a suitable non-ionizing method for evaluation of cranial volume increase following distraction. In study III a new tool was developed and successfully used for the intraoperative guidance of distractor device placement to ensure congruent vectors and thus reduced complications of these surgical procedures. In study IV long-term functional and aesthetic outcomes of the surgical treatment for sagittal synostoses in patients reaching adulthood was examined. The mean follow-up time was 26.5 years and the patients were 18 to 41 years old at the time of follow-up. The patients treated for sagittal synostosis were equally satisfied with their facial appearance as were their age and gender matched controls. Independent panels found patients’ appearance to be slightly less attractive, but the difference was less than 10 mm on a 100 mm Visual Analogue Scale, representing a low clinical significance. Patients’ socioeconomic situation such as education, housing, employment and marital status equaled controls with similar frequencies of headaches, mental problems or health issues as the controls. / Tiivistelmä Tässä tutkimuksessa selvitettiin kallon saumojen ennenaikaisen luutumisen (kraniosynostoosi) leikkausmenetelmien tehokkuutta ja turvallisuutta sekä pitkäaikaisia tuloksia. Leikkausmenetelmä, jossa epämuotoinen kallo uudelleenmuotoillaan ja luiset osat kiinnitetään toisiinsa kallon sisäpuolelle asennettavilla ja kudokseen hajoavilla levyillä oli tehokas ja luotettava (N=27). Jälkitarkastuksessa tulos arvioitiin erinomaiseksi tai hyväksi 96 %:lla tapauksista. Leikkaushoitoa vaativia ongelmia tai komplikaatioita esiintyi kolmella, mutta pysyvää haittaa ei jäänyt. Komplikaatiot eivät johtuneet levyjen sijainnista kallon sisällä. Saumojen ennenaikaisesta luutumisesta johtuvaa kallon tilavuuden alenemaa hoidettiin venytyshoidolla (N=30). Menetelmällä saavutettiin keskimäärin 25 %:n lisääntyminen tilavuudessa, ja se soveltuukin erityisen hyvin potilaille, joilla tarvitaan suuri tilavuuden lisääntyminen. Leikkaustekniikkaan ei liittynyt isoja komplikaatioita. Tulosta arvioitiin osalla potilaista kolmiulotteisella valokuvauksella, joka perinteisistä seurantamenetelmistä poiketen ei altista ionisoivalle säteilylle, ja se osoittautui käyttökelpoiseksi seurantamenetelmäksi. Venytyshoitoa varten kallon pintaan kiinnitettävät pidennyslaitteet tulee asettaa yhdensuuntaisesti, ja se on teknisesti haasteellista. Työssä kehitettiin kirurginen instrumentti, jolla venyttimet voidaan luotettavammin asetella samansuuntaisiksi. Uusi tekniikka ehkäisee mekaanisia ongelmia, joita muuten voisi ilmetä erisuuntaisten venyttimien välillä pidennyksen edetessä. Lapsuudessa venekallon johdosta leikattujen potilaiden (N=40) pitkäaikaiset hoitotulokset sekä selviytyminen elämässä 26.5 vuoden seuranta-ajan jälkeen olivat hyviä. Heidän taloudellinen ja sosiaalinen tilanne (koulutus, asumismuoto, työllistyminen, siviilisääty ym.) ei eronnut ikä- ja sukupuolivakioitujen vertailuhenkilöiden (N=40) tilanteesta. Yleisessä terveydentilassa, päänsärkyjen esiintymisessä ja mielenterveysongelmissa ei ollut eroa. Potilaiden tyytyväisyys omaan ulkonäköönsä oli samankaltainen kuin vertailuhenkilöillä. Ulkopuolisen asiantuntijapaneelin tekemän arvion perusteella potilaiden kasvojen ulkonäkö oli vähemmän miellyttävä kuin vertailuhenkilöillä, mutta ero oli vähäinen (<10 % ero visual analogue scale, VAS, asteikolla). Asiantuntijapaneeli teki arvionsa tietämättä onko arvioitava henkilö potilas vai vertailuhenkilö.

Abstract There are many reasons for sharing a photo of a printout. The intention might be to copy the image for personal use or experience an interesting ad with friends. With watermarking, the images can also carry side information and with specialized watermarking methods the information can be read with a mobile device camera. In digital image watermarking, information is hidden on an image in such a way that a computer can read the hidden information but a human cannot discern it. The aim of this thesis is to research the process in which the watermarked image is printed and then read with a digital camera or a camera phone from the printed image. In order to survive the process, the watermark must survive multiple attacks. Some of the attacks occur during printing as the image is halftoned, others when the image is recaptured with a camera, in which case the camera might be rotated around multiple axis. These attacks may cause a loss of synchronization of the watermark and make the extraction impossible. The main objective of the thesis is thus to develop methods that are robust to the printing and capturing process, especially for the situations when the capturing angle is large. This problem contains the circumstances in which the synchronization is lost and the camera lens is not focused properly. In this work, research on digital image watermarking, computational photography and mobile phones are combined. The contributions of this thesis lie in two main parts: First, two print-cam robust methods are proposed, one based on a frame and the other on autocorrelation for synchronization. These two are then used as a basis for an algorithm that recovers the watermark even after camera rotation and image blurring caused by the narrow depth of focus of the lens. The algorithm is later refined and implemented for a mobile phone. The results show that the method is highly robust to capturing the watermark without errors in angles up to 60° with processing times acceptable for real-life applications. / Tiivistelmä On olemassa useita syitä tulosteesta otetun valokuvan jakamiseen. Aikomuksena voi olla kopioida kuva omaan käyttöön tai jakaa mielenkiintoinen ilmoitus ystävien kanssa. Vesileimauksessa kuvaan voidaan sijoittaa lisätietoa ja erityisillä menetelmillä tieto voidaan myöhemmin lukea mobiililaitteen kameralla. Digitaalisten kuvien vesileimauksen tavoite on piilottaa tietoa kuvaan siten, että tietokone pystyy lukemaan piilotetun informaation, siinä missä ihminen ei pysty sitä havaitsemaan. Tämän väitöskirjan tavoitteena on tutkia prosessia, missä vesileimattu kuva tulostetaan ja vesileima luetaan digitaalisella kameralla tai kamerapuhelimella tulosteesta. Selviytyäkseen tästä prosessista, vesileiman on kestettävä useita hyökkäyksiä. Osa hyökkäyksistä esiintyy tulostuksen aikana, kun kuva rasteroidaan, ja osa valokuvatessa, jolloin kamera voi olla kiertynyt. Näiden hyökkäysten seurauksena vesileiman synkronointi voi kadota, jolloin vesileiman lukeminen ei enää onnistu. Väitöskirjan päätavoitteena on siis kehittää tulostuksen ja valokuvauksen kestäviä vesileimausmenetelmiä erityisesti niitä tilanteita varten, jolloin kuvauskulma on suuri. Tämä ongelma sisältää olosuhteet, joissa synkronointi menetetään, ja kun kameran linssi ei ole kohdistunut oikein. Työssä yhdistetään digitaalinen kuvien vesileimaus, laskennallinen valokuvaus ja matkapuhelimet. Tutkimus voidaan jakaa kahteen osa-alueeseen: Ensimmäisessä kehitetään kaksi tulostuksen ja valokuvauksen kestävää menetelmää, joista toinen perustuu kehykseen ja toinen autokorrelaatioon synkronoinnin säilyttämiseksi. Toisessa osassa näitä menetelmiä hyödynnetään algoritmissa, joka kykenee vesileiman lukemiseen myös silloin kun kameran kiertyminen on voimakasta ja objektiivin kapea tarkennussyvyys aiheuttaa sumeita alueita kuvassa. Tutkimustyön lopussa tätä algoritmia viedään eteenpäin ja testataan matkapuhelinalustalla. Tulokset osoittavat menetelmän kestävän kameran kiertymistä 60°:seen saakka suoritusajoilla, jotka ovat hyväksyttäviä sovelluskäyttöön.