Les grandes fonctions visuelles : qu est-ce que voir? Application à la vision des formes
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- Tiphaine Ledoux
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1 Les grandes fonctions visuelles : qu est-ce que voir? Application à la vision des formes ENSTA ESE 41 Perception & apprentissage visuel Médecin chef des services Corinne Roumes Institut de recherche biomédicale des armées (IRBA)
2 Deux grandes étapes de traitement Description psychophysiologique du signal lumineux Du capteur au cortex visuel primaire Des niveaux lumineux dans le spectre visible donnent naissance à des cartes contraste orienté couleur mouvement disparité Rétinotopie Facteur de magnification corticale Voie géniculée complétée par la voie extra-géniculée d orientation du regard Donner du sens au signal pour déterminer le comportement Voie du quoi? Comprendre les constituants de l espace Voie du où? Localiser les constituants de l espace où? quoi?
3 Champ visuel
4 Une seconde voie visuelle Voie extra-géniculée Voie géniculée Centres oculo-moteurs
5 Grandes fonctions visuelles Vision des formes Vision des couleurs Vision du mouvement Vision du relief où? quoi? Vision de nuit bâtonnet cône
6 Vision de nuit Milliers de récepteurs/mm Bâtonnets chat homme Cônes 10 0 Scotome central
7 Vision de nuit : adaptation à l obscurité Dilatation pupillaire But : faire entrer plus de rayonnement lumineux Latence : courte, maximum en quelques secondes Efficacité : surface pupillaire jusqu à 16 fois plus grande Phénomène rétinien : mise en œuvre des bâtonnets But : mieux exploiter la lumière Latence : meilleur rendement en quelques dizaines de minutes Efficacité : permet d atteindre une sensibilité à la lumière fois plus grande
8 Vision de nuit : dilatation pupillaire cornée cristallin iris corps vitré rétine rayons lumineux nerf optique
9 Vision de nuit Stimulus d adaptation Stimulus test : 1 Hz d intensité croissante jusqu à perception 1,0 Log luminance 2,0 3,0 4,0 5,0 6, Adaptation rétinienne Temps (min)
10 Vision de nuit : Adaptation rétinienne À la suite d une exposition à un niveau lumineux élevé Adaptation de cônes : rapide, d efficacité modérée Adaptation de bâtonnets plus lente, plus efficace Seuil lumineux absolu atteint en une trentaine de minutes La sensibilité à la lumière augmente avec la durée de l obscurité
11 Vision de nuit : Réfraction de la lumière Lumière Myopie nocturne
12 Vision de nuit : Myopie nocturne L homme est un animal diurne. Les mécanismes d accommodation sont basés sur les longueurs d onde auxquelles l œil est le plus sensible en conditions photopiques. La réfaction de la lumière focalise les courtes longueurs d onde en avant de la rétine. L effet Purkinje induit une myopie nocturne de l ordre de 1,5 dioptrie.
13 Vision de formes
14 Acuité angulaire e a D Pour de petits angles a tg a a = e D
15 Échelle d acuité visuelle Acuité morphoscopique A L Si a = 1 min d angle, alors AV = 10/10 Critère épidémiologique, variation avec l âge
16 Détermination de l acuité visuelle anneaux de Landolt 0,4 0,3 0,2 1,2 1 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
17 Variation avec l excentricité Acuité visuelle nasal Tâche aveugle temporal Excentricité rétinienne
18 Influence du niveau lumineux Acuité visuelle 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4-1,4-1-0,6-0,2 0,20,6 1 1,4 1,8 Log luminance du fond
19 Influence du contraste Acuité visuelle % Contraste
20 Lisibilité des caractères (matrice 5 x 7) 14 min 20 min 20 min 3-4min minuscule : h=14 min majuscule : h=20-22 min l=70-80% h e = % h intercaractère = 20-50%h interligne = % h lignes minimales par caractère = min
21 Fonction de sensibilité au contraste Contraste morphoscopique Non Vu Vu
22 Fonction de sensibilité au contraste Réseaux sinusoïdaux Contraste Fréquence spatiale
23 Stimulations Basses fréquences spatiales Hautes fréquences spatiales
24 Excentricité 0,001 0,01 0,1 1 0,1 0,2 0, temporal (Menu, 1986)
25 Des champs récepteurs concentriques au codage de l orientation Rétine Corps genouillé latéral Rétinotopie
26 Recherche visuelle / attribut primitif TR n A A V A A A A A A V A A A A A A V A A A A A A V A A A A
27 Contrastes dans les images naturelles
28 Lien FSC et formes Contraste 0,003 0,03 0,3? 0,1 3,0 10,0 30,0 Fréquences Spatiales (cpd)
29 Décomposition du signal par les canaux fréquentiels
30 Dominance des basses fréquences spatiales Écologique - baisse de contraste ; brouillard ; myopie... Développemental - énergie principalement concentrée dans les basses fréquences. Expérimental - Psychophysique - Électrophysiologie Contraste Fréquences Spatiales
31 " Coarse-to-Fine "? BFS = informations de relations spatiales HFS = informations d identité Parker, Lishman et Hughes (1992) Schyns et Oliva (1994) Le modèle " Coarse-to-Fine " n'est pas immuable (Oliva et Schyns 1997).
32 Objets Non militaires Militaires Gros Petits
33 Orientations
34 Images filtrées 0,8 cpd 1,6 cpd 3,2 cpd 6,4 cpd 12,8 cpd
35 Présentation d'image militaire non militaire + Déclenchement manuel
36 Résultats Fréquence spatiale qui assure le meilleur taux de reconnaissance : Fréquence diagnostique
37 Fréquence spatiale et forme Le taux de reconnaissance varie avec la fréquence spatiale : notion de fréquence diagnostique La fréquence diagnostique dépend de la taille de l objet, du contenu fréquentiel du fond de la tâche
38 Contraste, Forme et Fond
39 Du Contraste à la Forme
40 Global precedence effect E E EE EEEEE E E E E H H H H HHHHH H H H H HHHHH H HHHHH H HHHHH
41 Gestalt theory
42 Gestalt theory
43 Gestalt theory
44 Gestalt theory
45 Lois de la Gestalt théorie Proximité Similarité Homogénéité Continuité Fermeture Symétrie
46 Poids des informations sensorielles et contextuelles connaissances décision voie descendante représentation perceptive Voie ascendante stimulus
47 Notion de contexte Contexte : relations entre les différents éléments isolables d'une scène Contexte cognitif Contexte perceptif
48 Influence du contexte perceptif Biederman (1972) Biederman et al. (1973) Thorpe (1988, 1995) : Notion de saillance et de signature spatiale
49 Image initiale
50 Découpage de l image
51 Filtrage fréquentiel
52 Influence du contexte
53 Déroulement d une séquence de présentation 100, 200, 400 ou 800 ms Système de visée
54 Résultats images structurées Collaboration des deux voies images déstructurées connaissances décision Taux d erreurs (%) ère série fs0 fs1 fs2 fs3 Filtrage en fréquences spatiales Représentation perceptive stimulus
55 Résultats images structurées images déstructurées connaissances Apprentissage décision Taux d erreurs (%) ème série fs0 fs1 fs2 fs3 Filtrage en fréquences spatiales Représentation perceptive stimulus
56 Résultats La reconnaissance de cible est d autant plus difficile que les images sont floues et le contexte inutilisable. L information de contexte est d autant plus utile que les images sont floues. Avec l exposition aux images dégradées, un observateur peut améliorer sa reconnaissance de cible dans des images dégradées et s affranchir des informations de contexte.
57 Contexte perceptif Contexte cognitif Influence du contexte
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61 Rat
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63 Visage
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