Bi-planar 2D-to-3D registration in Fourier domain for stereoscopic X-ray motion tracking

In this paper we present a new method to track bonemovements in stereoscopic X-ray image series of the kneejoint. The method is based on two different X-ray imagesets: a rotational series of acquisitions of the stillsubject knee that will allow the tomographicreconstruction of the three-dimensional volume (model),and a stereoscopic image series of orthogonal projectionsas the subject performs movements. Tracking the movementsof bones throughout the stereoscopic image series meansto determine, for each frame, the best pose of everymoving element (bone) previously identified in the 3Dreconstructed model. The quality of a pose is reflectedin the similarity between its simulated projections andthe actual radiographs. We use direct Fourierreconstruction to approximate the three-dimensionalvolume of the knee joint. Then, to avoid the expensivecomputation of digitally rendered radiographs (DRR) forpose recovery, we reformulate the tracking problem in theFourier domain. Under the hypothesis of parallel X-raybeams, we use the central-slice-projection theorem toreplace the heavy 2D-to-3D registration of projections inthe signal domain by efficient slice-to-volumeregistration in the Fourier domain. Focusing onrotational movements, the translation-relevant phaseinformation can be discarded and we only consider scalarFourier amplitudes. The core of our motion trackingalgorithm can be implemented as a classical frame-wiseslice-to-volume registration task. Preliminary results onboth synthetic and real images confirm the validity ofour approach.

Étude des sédiments quaternaires, de la molasse et sa tectonique, dans le Grand Lac (Léman) à partir de données sismiques 2D et 3D

RESUME L'Institut de Géophysique de l'Université de Lausanne a développé au cours de ces dernières années un système d'acquisition de sismique réflexion multitrace à haute résolution 2D et 3D. L'objectif de cette thèse était de poursuivre ce développement tout améliorant les connaissances de la géologie sous le lac Léman, en étudiant en particulier la configuration des grands accidents sous-lacustres dans la Molasse (Tertiaire) qui forme l'essentiel du substratum des formations quaternaires. En configuration 2D, notre système permet d'acquérir des profils sismiques avec une distance inter-CDP de 1,25 m. La couverture varie entre 6 et 18 selon le nombre de traces et la distance inter-tir. Le canon à air (15/15 eu. in.), offre une résolution verticale de 1,25 ni et une pénétration maximale de 300 m sous le fond de l'eau. Nous avons acquis au total plus de 400 km de sections 2D dans le Grand Lac et le Haut Lac entre octobre 2000 et juillet 2004. Une campagne de sismique 3D a fourni des données au large d'Evian sur une surface de 442,5 m sur 1450 m, soit 0,64 km2. La navigation ainsi que le positionnement des hydrophones et de la source ont été réalisés avec des GPS différentiels. Nous avons utilisé un traitement sismique conventionnel, sans appliquer d'AGC et en utilisant une migration post-stack. L'interprétation du substratum antéquaternaire est basée sur l'identification des sismofaciès, sur leurs relations avec les unités géologiques adjacentes au lac, ainsi que sur quelques données de forages. Nous obtenons ainsi une carte des unités géologiques dans le Grand Lac. Nous précisons la position du chevauchement subalpin entre la ville de Lausanne, sur la rive nord, et le bassin de Sciez, sur la rive sud. Dans la Molasse de Plateau, nous avons identifié les décrochements de Pontarlier et de St. Cergue ainsi que plusieurs failles non reconnues jusqu'ici. Nous avons cartographié les accidents qui affectent la Molasse subalpine ainsi que le plan de chevauchement du flysch sur la Molasse près de la rive sud du lac. Une nouvelle carte tectonique de la région lémanique a ainsi pu être dressée. L'analyse du substratum ne montre pas de failles suggérant une origine tectonique de la cuvette lémanique. Par contre, nous suggérons que la forme du creusement glaciaire, donc de la forme du lac Léman, a été influencée par la présence de failles dans le substratum antéquaternaire. L'analyse des sédiments quaternaires nous a permis de tracer des cartes des différentes interfaces ou unités qui les composent. La carte du toit du substratum antéquaternaire montre la présence de chenaux d'origine glaciaire dont la profondeur maximale atteint la cote -200 ni. Leur pente est dirigée vers le nord-est, à l'inverse du sens d'écoulement actuel des eaux. Nous expliquons cette observation par l'existence de circulations sous-glaciaires d'eau artésienne. Les sédiments glaciaires dont l'épaisseur maximale atteint 150 ni au centre du lac ont enregistré les différentes récurrences glaciaires. Dans la zone d'Evian, nous mettons en évidence la présence de lentilles de sédiments glaciolacustres perchées sur le flanc de la cuvette lémanique. Nous avons corrélé ces unités avec des données de forage et concluons qu'il s'agit du complexe inférieur de la pile sédimentaire d'Evian. Celui-ci, âgé de plus de 30 000 ans, serait un dépôt de Kame associé à un lac périglaciaire. La sismique réflexion 3D permet de préciser l'orientation de l'alimentation en matériel détritique de l'unité. La finesse des images obtenues nous permet également d'établir quels types d'érosion ont affecté certaines unités. Les sédiments lacustres, dont l'épaisseur maximale imagée atteint plus de 225 m et sans doute 400 ni sous le delta du Rhône, indiquent plusieurs mécanismes de dépôts. A la base, une mégaturbidite, épaisse d'une trentaine de mètres en moyenne, s'étend entre l'embouchure de la Dranse et le delta du Rhône. Au-dessus, la décantation des particules en suspension d'origine biologique et détritique fournit l'essentiel des sédiments. Dans la partie orientale du lac, les apports détritiques du Rhône forment un delta qui prograde vers l'ouest en s'imbriquant avec les sédiments déposés par décantation. La structure superficielle du delta a brutalement évolué, probablement à la suite de l'évènement catastrophique du Tauredunum (563 A.D.). Sa trace probable se marque par la présence d'une surface érosive que nous avons cartographiée. Le delta a ensuite changé de géométrie, avec notamment un déplacement des chenaux sous-lacustres. Sur l'ensemble de nos sections sismiques, nous n'observons aucune faille dans les sédiments quaternaires qui attesterait d'une tectonique postglaciaire du substratum. ABSTRACT During the last few years the institute of Geophysics of the University of Lausanne cleveloped a 2D and 3D high-resolution multichannel seismic reflection acquisition system. The objective of the present work was to carry on this development white improving our knowledge of the geology under Lake Geneva, in particular by studying the configuration of the large accidents affecting the Tertiary Molasse that makes up the basement of most Quaternary deposits. In its 2D configuration, our system makes it possible to acquire seismic profiles with a CDP interval of 1.25 m. The fold varies from 6 to 18 depending on the number of traces and the shooting interval. Our air gun (15/15 cu. in.) provides a vertical resolution of 1.25 m and a maximum penetration depth of approximately 300 m under water bottom. We acquired more than 400 km of 2D sections in the Grand Lac and the Haut Lac between October 2000 and July 2004. A 3D seismic survey off the city of Evian provided data on a surface of 442.5 m x 1450 m (0.64 km2). Ship's navigation as well as hydrophone- and source positioning were carried out with differential GPS. The seismic data were processed following a conventional sequence without .applying AGC and using post-stack migration. The interpretation of the pre-Quaternary substratum is based on sismofacies, on their relationships with terrestrial geological units and on some borehole data. We thus obtained a map of the geological units in the Grand Lac. We defined the location of the subalpine thrust from Lausanne, on the north shore, to the Sciez Basin, on the south shore. Within the Molasse de Plateau, we identified the already know Pontarlier and St Cergue transforms Fault as well as faults. We mapped faults that affect subalpine Molasse as well as the thrust fault plane between alpine flysch and Molasse near the lake's south shore. A new tectonic map of the Lake Geneva region could thus be drawn up. The substratum does not show faults indicating a tectonic origin for the Lake Geneva Basin. However, we suggest that the orientation of glacial erosion, and thus the shape of Lake Geneva, vas influenced by the presence of faults in the pre-Quaternary basement. The analysis of Quaternary sediments enabled us to draw up maps of various discontinuities or internal units. The top pre-Quaternary basement map shows channels of glacial origin, the deepest of them reaching an altitude of 200 m a.s.l. The channel's slopes are directed to the North-East, in opposite direction of the present water flow. We explain this observation by the presence of artesian subglacial water circulation. Glacial sediments, the maximum thickness of which reaches 150 m in the central part of the lake, record several glacial recurrences. In the Evian area, we found lenses of glacio-lacustrine sediments set high up on the flank of the Lake Geneva Bassin. We correlated these units with on-land borehole data and concluded that they represent the lower complex of the Evian sedimentary pile. The lower complex is aider than 30 000 years, and it could be a Kame deposit associated with a periglacial lake. Our 3D seismic reflexion survey enables us to specify the supply direction of detrital material in this unit. With detailed seismic images we established how some units were affected by different erosion types. The lacustrine sediments we imaged in Lake Geneva are thicker than 225 m and 400 m or more Linder the Rhone Delta. They indicate several depositional mechanisms. Their base is a major turbidite, thirty meters thick on average, that spreads between the Dranse mouth and the Rhone delta. Above this unit, settling of suspended biological and detrital particles provides most of the sediments. In the eastern part of the lake, detrital contribution from the Rhone builds a delta that progrades to the west and imbricates with the settling sediments. The shallow structure of the Rhone delta abruptly evolved, probably after the catastrophic Tauredunum event (563 A.D.). It probably coincides with an erosive surface that we mapped. As a result, the delta geometry changed, in particular associated with a displacement of water bottom channels. In all our seismic sections, we do not observe fault in the Quaternary sediments that would attest postglacial tectonic activity in the basement.

Three-Dimensional (3D) Microarchitecture Correlations with 2D Projection Image Gray-Level Variations Assessed by Trabecular Bone Score Using High-Resolution Computed Tomographic Acquisitions: Effects of Resolution and Noise.

The aim of the present study is to determine the level of correlation between the 3-dimensional (3D) characteristics of trabecular bone microarchitecture, as evaluated using microcomputed tomography (μCT) reconstruction, and trabecular bone score (TBS), as evaluated using 2D projection images directly derived from 3D μCT reconstruction (TBSμCT). Moreover, we have evaluated the effects of image degradation (resolution and noise) and X-ray energy of projection on these correlations. Thirty human cadaveric vertebrae were acquired on a microscanner at an isotropic resolution of 93μm. The 3D microarchitecture parameters were obtained using MicroView (GE Healthcare, Wauwatosa, MI). The 2D projections of these 3D models were generated using the Beer-Lambert law at different X-ray energies. Degradation of image resolution was simulated (from 93 to 1488μm). Relationships between 3D microarchitecture parameters and TBSμCT at different resolutions were evaluated using linear regression analysis. Significant correlations were observed between TBSμCT and 3D microarchitecture parameters, regardless of the resolution. Correlations were detected that were strongly to intermediately positive for connectivity density (0.711≤r(2)≤0.752) and trabecular number (0.584≤r(2)≤0.648) and negative for trabecular space (-0.407 ≤r(2)≤-0.491), up to a pixel size of 1023μm. In addition, TBSμCT values were strongly correlated between each other (0.77≤r(2)≤0.96). Study results show that the correlations between TBSμCT at 93μm and 3D microarchitecture parameters are weakly impacted by the degradation of image resolution and the presence of noise.

Les paradoxes de l'argumentation en contexte d'éducation : s'accorder sur les désaccords. Analyse d'interactions argumentatives dans un dispositif de formation en psychologie à l'Université

Dans le chapitre « Les paradoxes de l'argumentation en contexte d'éducation: s'accorder sur les désaccords », Muller Mirza part de l'idée qu'à la différence des situations ordinaires de désaccords, les dispositifs utilisant l'argumentation dans des contextes d'éducation demandent aux participants précisément de résoudre ces désaccords. Leur sont donc interdites, par contrat plus ou moins implicite, les échappatoires auxquelles nous recourons volontiers dans les discours quotidiens qui permettent d'éviter de problématiser la question en discussion. C'est dire qu'elle aborde directement une difficulté souvent signalée dans les études sur l'argumentation en contexte éducatif : la tension entre d'une part l'expression de points de vue différents, étape nécessaire à la construction des connaissances, et d'autre part la préservation de la relation entre les interlocuteurs, de leurs faces. Le chapitre propose comme objet de discussion le rôle de cette tension dans des situations d'apprentissage en analysant des productions argumentatives réalisées dans le cadre d'un dispositif particulier. Il invite ainsi à une réflexion non seulement sur les ingrédients des dispositifs pédagogiques qui permettraient de prendre en compte cette tension mais aussi sur les méthodes d'analyse des interactions argumentatives. L'étude de cas met en scène des étudiants de master en psychologie sociale, dans le cadre d'un jeu de rôle : ils sont placés dans la perspective de leur futur métier, et figurent des psychologues conseillant des éducateurs face à des jeunes qui utilisent des insultes racistes entre eux. Le dispositif mis en oeuvre satisfait quatre exigences d'ordre théorique, favorables selon l'auteure à une bonne résolution des désaccords : le ménagement des faces des interlocuteurs en fixant des rôles ne correspondant pas nécessairement aux positions de chacun ; la construction de connaissances,préalable à la discussion ; la médiation de l'échange par un outil, ici un « chat », qui permet d'échanger les points de vue et d'apporter une dimension réflexive en cours d'interaction sur les points de vue exprimés ; le fait de donner du sens à l'activité, en simulant une situation professionnelle potentielle. L'analyse des échanges a été réalisée sur onze corpus constitués par les étudiants en petits groupes de trois ou quatre travaillant sur un logiciel de « chat ». Les questions abordées étaient les suivantes : Comment les interlocuteurs négocient-ils les désaccords qui apparaissent au cours des échanges? Ces désaccords sont-ils propices à une problématisation? Les participants mettent-ils en oeuvre des dynamiques d'« exploration » du désaccord relevé? Cette analyse, inspirée d'une approche socioculturelle reprise en partie des travaux de Neil Mercer sur les « discours exploratoires », met en évidence des dynamiques argumentatives de qualité au cours desquels les désaccords sont non seulement exprimés mais également problématisés au sein des groupes. Elle met entre autres en évidence que le sens de l'activité pour les étudiants est en partie tributaire d'un contrat didactique et pédagogique : leurs échanges sont la base de leur évaluation universitaire. Néanmoins la similitude entre situation d'enseignement et situation professionnelle a largement été perçue par les étudiants et motivante pour eux, ce qui a certainement concouru également à la qualité des échanges.

Mind the Gap. Do Proportional Electoral Systems Foster a More Equal Representation of Women and Men, Poor and Rich ?

Female gender and low income are two markers for groups that have been historically disadvantaged within most societies. The study explores two research questions related to their political representation: 1) Are parties ideologically biased towards the ideological preferences of male and rich citizens? 2) Does the proportionality of the electoral system moderate the degree of underrepresentation of women and poor citizens in the party system? A multilevel analysis of survey data from 24 parliamentary democracies indicates that there is some bias against those with low income and, at a much smaller rate, women. This has systemic consequences for the quality of representation, as the preferences of the complementary groups differ. The proportionality of the electoral system influences the degree of underrepresentation: specifically, larger district magnitudes help closing the considerable gap between rich and poor.