Our brain and nervous system is a vital organ to us, since it is from there our thoughts, personalities, and other mental capacities originate. Within this field of neuroscience a common method of study is to build and run large scale brain simulations where up to hundred thousand neurons are used to produce a model of a brain in three dimensional space. To find all neurites within a specific area is to perform a range query. A vast number of range queries are required when running brain simulations which makes it important that the data structure used to store the simulated neurons is efficient. This study evaluate three common data structures, also called spatial index; the R-tree, Quadtree and R*-tree (Rstar-tree). We test their performance for range queries with regards to execution time, incurred reads, build time, size of data and density of data. The data used is models of a typical neuron so that the characteristics of the data set is preserved. The results show that the R*-tree outperforms the other indices by being significantly more efficient compared to the others, with the R-tree having slightly worse performance than the Quadtree. The time it takes to build the index is to be almost identical for all implementations. / Vår hjärna och nervsystem är ett grundläggande organ för oss. Det är där ifrån våra tankar, personligheter och mentala kapaciteter kommer ifrån. Inom neurovetenskap är en vanlig forskningsmetod att köra storskaliga hjärnsimuleringar där hundratusentals neuroner används för att skapa en modell av hjärnan i 3D. För att hitta alla neuroner inom en viss area används en så kallad intervallfråga. En stor mängd intervallfrågor behövs för hjärnsimuleringar vilket gör det viktigt att datastrukturerna som används för detta är kostnadseffektiva. Denna studie har som mål att jämföra tre stycken vanliga datastrukturer som används för intervallfrågor. Dessa är R-tree, Quadtree och R*-tree. Deras prestanda testas för exekveringstid, antal läsningar, konstruktionstid, samt storlek och densitet på neuroner. För att skapa hjärnsimuleringen används en typisk neuron som standard sådant att dess karakteristiska egenskaper bevaras. Resultaten från studien visar att R*-tree hade den tydligt bästa prestandan för de givna kriterierna, och att Quadtree har en något bättre prestanda än R-tree. Tiden det tar att mata in neuronerna i datastrukturerna är i stort sett densamma.

[pt] O estágio atual das comunicações móveis é caracterizado por um crescimento espetacular da demanda em todos os tipos de ambientes, tanto urbanos densos como suburbanos e rurais . Os planejadores destes sistemas necessitam ferramentas eficientes e economicamente viáveis para a caracterização e projeto deles. O grande objetivo de um bom planejamento é uma boa cobertura, e um dos parâmetros de qualidade é a perda média de propagação. A principal técnica determinística utilizada para o cálculo da perda média de propagação em micro-células em áreas fortemente edificadas é o traçado de raios, a través de um de dois métodos alternativos: o método das imagens e o método de lançamento de raios. Este trabalho apresenta uma formulação detalhada do método de lançamento de raios e dos métodos assintóticos que foram usados afim de calcular os campos eletromagnéticos (direto, refletido e difratado) que permitem calcular a Perda Média de Propagação. Além do mais apresenta-se o método de discriminação espacial usado para acelerar o processo de cálculo. A metodologia proposta foi implementada em programa de computador e são apresentados alguns estudos de caso para ambientes específicos. / [en] The current period of the mobile communications is characterized by a spectacular growth of the demand in all the types of environments, not only in density urbanized cities as suburban and rural. The planners of these systems need efficient and economically viable tools for the design of these systems. The main goal of good planning is a good coverage, and one of the most adopted quality indicators is the path loss of propagation. The mostly used deterministic technique for calculation it in strongly built micro-cells is the tracing of rays, whether the method of the images or the method of launching of rays. This work presents a detailed formularization of the method of launching of rays and of the asymptotic methods which have been used in order to calculate the electromagnetic fields (direct, reflected and diffracted) which allow to calculate the Path Loss of Propagation. Besides it this shown the used method of space discrimination, which was employed to speed up the calculation. The methodology proposal was implemented in computer program and is presented some studies of case for specific environments.

Les travaux effectués lors de cette thèse concernent principalement la triangulation de Delaunay. On montre que la complexité en moyenne - en termes de sites inachevés - du processus de fusion multidimensionnelle dans l'hypothèse de distribution quasi-uniforme dans un hypercube est linéaire en moyenne. Ce résultat général est appliqué au cas du plan et permet d'analyser de nouveaux algorithmes de triangulation de Delaunay plus performants que ceux connus à ce jour. Le principe sous-jacent est de diviser le domaine selon des arbres bidimensionnels (quadtree, 2d-tree, bucket-tree. . . ) puis de fusionner les cellules obtenues selon deux directions. On étudie actuellement la prise en compte de contraintes directement pendant la phase de triangulation avec des algorithmes de ce type. De nouveaux algorithmes pratiques de localisation dans une triangulation sont proposés, basés sur la randomisation à partir d'un arbre binaire de recherche dynamique de type AVL, dont l'un est plus rapide que l'algorithme optimal de Kirkpatrick, au moins jusqu'à 12 millions de sites K Nous travaillons actuellement sur l'analyse rigoureuse de leur complexité en moyenne. Ce nouvel algorithme est utilisé pour construire " en-ligne " une triangulation de Delaunay qui est parmi les plus performantes des méthodes " en-ligne " connues à ce jour.

Les travaux effectués durant cette thèse de doctorat ont pour but d’augmenter l’efficacité de codage dans 3D-HEVC. Nous proposons des approches conventionnelles orientées vers la normalisation vidéo, ainsi que des approches en rupture basées sur le flot optique. En approches conventionnelles, nous proposons une méthode qui prédit les modes Intra de profondeur avec ceux de texture. L’héritage est conditionné par un critère qui mesure le degré de similitude entre les deux modes. Ensuite, nous proposons deux méthodes pour améliorer la prédiction inter-vue du mouvement dans 3D-HEVC. La première ajoute un vecteur de disparité comme candidat inter-vue dans la liste des candidats du Merge, et la seconde modifie le processus de dérivation de ce vecteur. Finalement, un outil de codage intercomposantes est proposé, où le lien entre les arbres quaternaires de texture et de profondeur est exploité pour réduire le temps d’encodage et le débit, à travers un codage conjoint des deux arbres. Dans la catégorie des approches en rupture, nous proposons deux méthodes basées sur l’estimation de champs denses de vecteurs de mouvement en utilisant le flot optique. La première calcule un champ au niveau d’une vue de base reconstruite, puis l’extrapole au niveau d’une vue dépendante, où il est hérité par les unités de prédiction en tant que candidat dense du Merge. La deuxième méthode améliore la synthèse de vues : quatre champs sont calculés au niveau de deux vues de référence en utilisant deux références temporelles. Ils sont ensuite extrapolés au niveau d’une vue synthétisée et corrigés en utilisant une contrainte épipolaire. Les quatre prédictions correspondantes sont ensuite combinées. / This PhD. thesis deals with improving the coding efficiency in 3D-HEVC. We propose both constrained approaches aimed towards standardization, and also more innovative approaches based on optical flow. In the constrained approaches category, we first propose a method that predicts the depth Intra modes using the ones of the texture. The inheritance is driven by a criterion measuring how much the two are expected to match. Second, we propose two simple ways to improve inter-view motion prediction in 3D-HEVC. The first adds an inter-view disparity vector candidate in the Merge list and the second modifies the derivation process of this disparity vector. Third, an inter-component tool is proposed where the link between the texture and depth quadtree structures is exploited to save both runtime and bits through a joint coding of the quadtrees. In the more innovative approaches category, we propose two methods that are based on a dense motion vector field estimation using optical flow. The first computes such a field on a reconstructed base view. It is then warped at the level of a dependent view where it is inserted as a dense candidate in the Merge list of prediction units in that view. The second method improves the view synthesis process: four fields are computed at the level of the left and right reference views using a past and a future temporal reference. These are then warped at the level of the synthesized view and corrected using an epipolar constraint. The four corresponding predictions are then blended together. Both methods bring significant coding gains which confirm the potential of such innovative solutions.