Parallel extraction and simplification of large isosurfaces using an extended tandem algorithm

International audienceIn order to deal with the common trend in size increase of volumetric datasets, in the past few years research in isosurface extraction has focused on related aspects such as surface simplification and load-balanced parallel algorithms. We present a parallel, block-wise extension of the tandem algorithm by Attali et al., which simplifies on the fly an isosurface being extracted. Our approach minimizes the overall memory consumption using an adequate block splitting and merging strategy along with the introduction of a component dumping mechanism that drastically reduces the amount of memory needed for particular datasets such as those encountered in geophysics. As soon as detected, surface components are migrated to the disk along with a meta-data index (oriented bounding box, volume, etc.) that permits further improved exploration scenarios (small component removal or particularly oriented component selection for instance). For ease of implementation, we carefully describe a master and worker algorithm architecture that clearly separates the four required basic tasks. We show several results of our parallel algorithm applied on a geophysical dataset of size 7000 × 1600 × 2000

Isosurface extraction and interpretation on very large datasets in geophysics

International audienceIn order to deal with the heavy trend in size increase of volumetric datasets, research in isosurface extraction has focused in the past few years on related aspects such as surface simplification and load balanced parallel algorithms. We present in this paper a parallel, bloc-wise extension of the tandem algorithm [Attali et al. 2005], which simplifies on the fly an isosurface being extracted. Our approach minimizes the overall memory consumption using an adequate bloc splitting and merging strategy and with the introduction of a component dumping mechanism that drastically reduces the amount of memory needed for particular datasets such as those encountered in geophysics. As soon as detected, surface components are migrated to the disk along with a meta-data index (oriented bounding box, volume, etc) that will allow further improved exploration scenarios (small components removal or particularly oriented components selection for instance). For ease of implementation, we carefully describe a master and slave algorithm architecture that clearly separates the four required basic tasks. We show several results of our parallel algorithm applied on a 7000×1600×2000 geophysics dataset

Construction et manipulation de maillages - Application aux géosciences

Geomodeling is considered by oil companies as a critical aspect of hydrocarbon prospection. Indeed building geological models of subsurface allow them to estimate location and capacity of oil reservoirs in studied territories. Modeling stage consists in studying seismic volume in order to highligt horizons (interface between two depositional events), faults (fracturation of rocks) and bodies (cluster of rocks with same physical properties). Those geological objects are within two problematics treated in this thesis: building the structural model containing horizons and faults, and reconstruction of bodies based on seismic attributes. Structural modeling is based on interpreted data, point clouds or set of polylines, representing geological objects. First, each fault is built independently by triangulating projection of its set of polylines in its regression plane. Generated coarse mesh is then smoothed using subdivision schemes. A second step consists in extrapolating and clipping operations applied to fault surfaces in order to build a coherent fault network. During last step, point clouds representing horizon are interpolated in order to complete holes in horizon surfaces due to the noise surrounding the faults in seismic data The interpolation process takes faults into account thanks to our partial neighboring. We also show the effects on surface quality of the filling strategies used in the interpolation process. Body reconstruction is done by isosurface extraction on seismic attributes. In order to deal with the heavy trend in size increase of volumetric datasets, we present in this thesis a parallel, bloc-wise extension of the tandem algorithm, which simplifies on the fly an isosurface being extracted. Our approach minimizes the overall memory consumption using an adequate bloc splitting and merging strategy and with the introduction of a component dumping mechanism that drastically reduces the amount of memory needed for particular datasets such as those encountered in geophysics. As soon as detected, surface components are migrated to the disk along with a meta-data index (oriented bounding box, volume, etc) that will allow further improved exploration scenarios (small components removal or particularly oriented components selection for instance).La géomodélisation du sous-sol est considérée comme stratégique par les compagnies pétrolières. Chacune a en effet pour objectif de construire les meilleurs modèles géologiques sur lesquels seront évalués les réserves de gaz et d'huile des territoires étudiés, ainsi que le placement optimal des puits de forage qui exploiteront ces réserves. Ces modèles sont bâtis sur l'interprétation de la sismique par les géologues et les géophysiciens. Le processus de modélisation consiste à structurer le sous-sol en un ensemble d'horizons (strates géologiques), de failles (fractures de la roche) et de corps (amas de roches de même nature). Ces objets géologiques sont au sein de deux problématiques complémentaires abordées dans cette thèse chez Total : la construction du modèle structural à proprement parler constitué d'un réseau de failles et d'horizons mis en cohérence et la constructions des corps selon des attributs sismiques élaborés. La construction du modèle structural part des données issues d'interprétations manuelles et/ou semi-automatiques ne décrivant que ponctuellement les objets géologiques : un ensemble de lignes brisées pour les failles et un nuage de points pour les horizons. Une première partie de nos travaux porte sur l'élaboration d'une méthodologie complète de construction de surfaces modélisant les failles et les horizons adaptée à la nature et la densité particulières des données initiales. Dans un premier temps les failles sont reconstruites indépendamment les unes des autres à l'aide d'une triangulation de Delaunay contrainte des données projetées dans leur plan de régression, puis raffinées par subdivision. Ensuite un réseau de failles global est créé et mis en cohérence par des opérations d'extrapolation et de clipping. Enfin, les trous dans les horizons sont bouchés par des méthodes d'interpolation spatiale étendus par nos soins à l'aide des "voisinages partiels" contraints par les failles, pour lesquelles nous montrons l'influence des stratégies de remplissage et leur robustesse au bruit. Les corps sont construits par extraction d'isosurfaces sur des volumes d'attributs sismiques pouvant atteindre des tailles de plusieurs dizaines de giga-octets. Ces tailles de données nous ont imposées de développer un algorithme parallèle d'extraction d'isosurfaces simplifiées. Le volume est d'abord récursivement découpé pour former une structure hiérarchique de blocs voisins. Des isosurfaces partielles sont extraites de ces blocs par des processeurs indépendants exécutant une version étendue de l'algorithme tandem. Ainsi, les noeuds de calcul extraient, simplifient, s'échangent et assemblent les morceaux de surfaces ainsi obtenues jusqu'à l'obtention d'une isosurface simplifiée globale. Cette dernière est organisée et stockée par construction en un flux de composantes connexes qui permettra une interaction ultérieure de haut niveau

Long-term post-operative cognitive decline in the elderly: the effects of anesthesia type, apolipoprotein E genotype, and clinical antecedents.

International audienceCognitive dysfunction in the elderly commonly observed following anesthesia has been attributed to age-related neuronal changes exacerbated by pharmacotoxic effects. However, the extent to which these changes may persist following recovery from surgery is still largely unknown. This study investigates the long-term effects of anesthesia on cognitive functioning after orthopedic surgery in 270 elderly patients over the age of 65 who completed a computerized cognitive battery before and 8 days, 4 and 13 months after surgery. Their performance was compared to those of 310 elderly controls who completed the same neuropsychiatric evaluation at baseline and one-year interval. Multivariate analyses adjusted for socio-demographic variables, depressive symptomatology, vascular pathology as well as baseline cognitive performance. We found early and transient post-operative decline in reaction time and constructional praxis. With regard to long-term changes we observed improvement compared to controls in most verbal tasks (probably due to learning effects). On the other hand, a clear dissociation effect was observed for several areas of visuospatial functioning which persisted up to the 13-month follow-up. This specific pattern of visuospatial deficit was found to be independent of apolipoprotein E genotype and closely resembles what has recently been termed vascular mild cognitive impairment, in turn associated with subtle sub-cortical vascular changes. The observation of only minor differences between persons operated by general and regional anesthesia makes it difficult to attribute these changes directly to the anesthetic agents themselves, suggesting that cognitive dysfunction may be attributable at least in part to peri-operative conditions, notably stress and glucocorticoid exposure

[The Esprit Project: a longitudinal general population study of psychiatric disorders in France in subjects over 65 years old]

International audienceIntroduction – Les troubles neuro-psychiatriques constituent une des principales causes de morbidité et d'incapacités liées au vieillissement. Le projet Esprit a pour but d'étudier l'étiologie complexe des troubles psychiatriques chez le sujet âgé pour une meilleure prise en charge. Objectifs – 1) déterminer la prévalence (en actuel et au cours de la vie) et l'incidence des troubles psychiatriques en population générale âgée ; 2) évaluer les facteurs de risque de ces troubles, leur poids relatif et leurs interactions ; 3) étudier l'hétérogénéité clinique ; 4) estimer les probabilités de transition vers un état subsyndromique ou vers la maladie ; 5) construire des modèles étiologiques prédictifs. Méthode - L'étude longitudinale Esprit porte sur 1863 personnes non institutionnalisées de 65 ans et plus, recrutées par tirage au sort sur listes électorales. Depuis l'inclusion en 1999, ces sujets ont déjà été revus deux fois à 2 ans d'intervalle. Ils ont été soumis à différents questionnaires (socio-démographiques, antécédents médicaux, incapacités, expositions, survenue d'événements traumatiques), examens neurologiques ainsi qu'à un enregistrement polysomnographique à domicile. Une DNAthèque et une sérothèque ont été constituées et certains paramètres biochimiques dosés (lipides, cortisol...). La pathologie psychiatrique a été évaluée au cours d'un entretien structuré, le MINI (fondé sur les critères diagnostiques du DSM IV), la symptomatologie dépressive par la CES-D et le niveau d'anxiété via l'échelle de Spielberger. D'autres questionnaires ont été utilisés afin d'évaluer la personnalité colérique (Spielberger-anger), l'impulsivité (Barratt), l'agressivité (Buss-Durkee) et la survenue de traumatismes dans l'enfance. Résultats - Les troubles psychiatriques sont fréquents chez les sujets âgés et au cours de leur vie ils ont touché près d'une personne sur deux. La prévalence des troubles actuels est élevée notamment pour les phobies (10,7%), l'anxiété généralisée (4,6%) et les idéations suicidaires (9,8%). Pour la plupart des troubles psychiatriques, les prévalences sont près de 2 fois plus élevées chez la femme. Nos premières analyses montrent l'importance de certains facteurs de risque jusque-là peu explorés, facteurs environnementaux comme les événements de vie traumatiques ou facteurs biologiques comme le statut hormonal au cours de la vie reproductive ou le rôle des systèmes de régulation du stress (e.g. activité secrétoire de l'axe HPA). L'insomnie est également un facteur de risque de troubles dépressifs ou anxieux. Conclusion - L'étude longitudinale Esprit constitue une base de données relativement exhaustive sur les troubles psychiatriques en population générale française âgée. L'approche multifactorielle (prenant en compte facteurs environnementaux, psychosociaux, biologiques, génétiques, pharmacologiques ou cliniques et leurs interactions) devrait permettre la construction de modèles étiologiques complexes susceptibles d'être validés au sein d'études cliniques et ouvrir de nouvelles perspectives dans le champ de la santé mentale du sujet âgé