Cours réalisé par Benjamin Putois (2006). 83

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1 (2006). 83

2 Double dissociation Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur (2006). 84

3 Double dissociation Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur (2006). 85

4 Double dissociation Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur (2006). 86

5 Double dissociation Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur Leslie Ungerleider & Mortimer Miskin (1982) (2006). 87

6 Double dissociation Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur (2006). 88

7 Recherche d invariant V1 et ségrégation figure fond La Gestalt Extracteur de jonction T (2006). [email protected] 89

8 Reconnaissance de forme : Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur (2006). [email protected] 90

9 Reconnaissance de forme : Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur (2006). [email protected] 91

10 La Gestalt Les principes de la Gestalt: Postulat gestaltiste : Le monde, le processus perceptif et les processus neurophysiologiques sont isomorphes ; c'est à dire structurés de la même façon, ils se ressemblent dans leurs structures et les lois (d'une certaine façon). Il n'existe pas de perception isolée, la perception est initialement structurée. La perception consiste en une séparation de la figure sur le fond (vase de Rubin). Le tout est perçu avant les parties le formant. La structuration des formes ne se fait pas au hasard, mais selon certaines lois dites naturelles et qui s'imposent au sujet lorsqu'il perçoit. (2006). [email protected] 92

11 La Gestalt La loi de la bonne forme : loi principale dont les autres découlent : un ensemble de parties informe (comme des groupement aléatoire de points) tend à être perçu d'abord (automatiquement) comme une forme, cette forme se veut simple, symétrique, stable, en somme une bonne forme. La loi de bonne continuité : des points rapprochés tendent à représenter des formes lorsqu'ils sont perçus, nous les percevons d'abord dans une continuité, comme des prolongements les uns par rapport aux autres. La loi de la proximité : nous regroupons les points d'abord les plus proches les uns des autres. (2006). [email protected] 93

12 La Gestalt La loi de similitude : si la distance ne permet pas de regrouper les points, nous nous attacherons ensuite à repérer les plus similaires entre eux pour percevoir une forme. La loi de destin commun : des parties en mouvement ayant la même trajectoire sont perçues comme faisant partie de la même forme. (2006). [email protected] 94

13 Reconnaissance de forme : Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur Jonction en T: La jonction T est un invariant qui même avec rotation de l objet indique la présence de deux objets ou de deux parties de l objet (2006). [email protected] 95

14 Reconnaissance de forme : La chambre d Ames L illusion de la chambre d Ames exploite le fait que, compte tenu de ce que nous savons des chambres, nous nous attendons à ce que le mur du fond soit parallèle au mur de devant et que le plafond soit de hauteur constante. (2006). [email protected] 96

15 Reconnaissance de forme : Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur Jonction en T: La jonction T est un invariant qui même avec rotation de l objet indique la présence de deux objets ou de deux parties de l objet (2006). [email protected] 97

16 Reconnaissance de forme : La chambre d Ames L illusion de la chambre d Ames exploite le fait que, compte tenu de ce que nous savons des chambres, nous nous attendons à ce que le mur du fond soit parallèle au mur de devant et que le plafond soit de hauteur constante. (2006). [email protected] 98

17 Reconnaissance de forme : (2006). [email protected] 99

18 Reconnaissance de forme : (2006). [email protected] 100

19 Intégration des différentes informations: modèle de Kosslyn & Koenig (1995) Identification / Reconnaissance Différents Modèles Neurone Grand-mère / L hypothèse du codage de population Mémoire sémantique et processus de catégorisation Agnosie (2006). [email protected] 101

20 Reconnaissance d objet : Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur Kosslyn et Koenig (1995): Ce neurones répond à des lignes verticales? Non car ce neurone ne répond pas pour des stimuli qui n ont pas la forme de main mais qui comportent des lignes verticales et de plus, ce neurone répond à une main ayant subit une rotation de 90. (2006). [email protected] 102

21 Reconnaissance des objets Les modèles de la reconnaissance de formes et d objets Reconnaissance par appariement de gabarits (e.g., Minsky, 1977; Tarr, 1995) Reconnaissance par décomposition en traits (features) - Données électrophysiologiques (Hubel & Wiesel, ); - Le pandémonium (Selfridge, 1959) - Neisser (1967) Reconnaissance par descriptions structurales (Bruce & Green, 1990) Trois grandes théories de la reconnaissance d objets La théorie d intégration des traits (Treisman & Gelade, 1980); Conjonctions illusoires; Le rôle de l attention focalisée La théorie computationnelle de Marr (1982) La théorie des géons (reconnaissance par composantes) (Biederman, 1987) Données neuropsychologiques: les agnosies (2006). [email protected] 103

22 Processus de dénomination d un objet Théories psychophysiques Théories de l attention Théories de la reconnaissance d objets Analyse visuelle Unités de reconnaissance de l objet Discrimination sensorielle PB de sensibilité, d acuité, de discrimination des formes, des couleurs,... Achromatopsie Perception des objets Accès à une mémoire de la structure des objets Agnosies Théories de la mémoire sémantique et du lexique Théories phonologiques Réponse Lexique sémantique Lexique phonologique Articulation Assignation d un sens à un percept ayant une structure connue Agnosie associative (globale, partielle, spécifique) Récupération «forme-mot» Anomie Erreurs sémantiques, phonologiques Programmation articulatoire Troubles articulatoires Nom de l objet (2006). [email protected] 104

23 Quelques processus impliqués dans la reconnaissance d objets Segmentation Analyse de scène Constance perceptive Catégorisation (2006). [email protected] 105

24 Théories de la reconnaissance d objets «Objet» Mémoire à long terme Analyse visuelle Unités de reconnaissance de l objet Appariement (2006). [email protected] 106

25 Reconnaissance par appariement de gabarit (Minsky, 1977; Tarr, 1995) Analyse visuelle Gabarits A A AA B C... Mémoire à long terme Analyse visuelle Normalisation A A A Gabarits A AA B C... A A A Analyse visuelle Gabarits A A A... (2006). [email protected] 107

26 Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur Trait : (2006). [email protected] 108

27 Le Pandémonium (Selfridge, 1959) Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur (2006). 109

28 Neisser (1967) Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur C Q O G R D Q U G C D R U R D G Q O G R U Q D O D U Z G R O U C G R O D D Q R C G U Q D O C G U Peu de traits communs E X W M V I I X E M W V V X W E M I M X V E W I X V W Z E I M W X V I E V I M E X W E X V W I M Beaucoup de traits communs (2006). [email protected] 110

29 Neisser (1967) Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur (2006). 111

30 Identification si ajustement La théorie d intégration des traits (Treisman & Gelade, 1980) objet Étape Étape pré-attentive d attention focalisée Identification des primitives Combinaison des primitives Perception de l objet Comparaison avec les informations en mémoire Mémoire (2006). [email protected] 112

31 Conjonctions illusoires (Treisman & Gelade, 1980) Flashé pendant 1/5 s X S T masque Ce que le sujet voit X S T (2006). [email protected] 113

32 La théorie computationnelle (Marr, 1982) Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur Tout processus de traitement de l information comporte 3 niveaux: - Niveau computationnel - Niveau algorithmique - Niveau du «hardware» Niveau computationnel: il spécifie ce qui doit être calculé et les stratégies à utiliser pour réaliser une tâche déterminée. Niveau algorithmique: il définit la nature exacte du calcul qui va être effectué. Il s agit de poser les règle opératoires et les diverses étapes qui vont produire le résultat. Niveau du «hardware»: Il s agit du support matériel de ces opérations. (2006). [email protected] 114

33 La théorie computationnelle (Marr, 1982) objet Image rétinienne Variations de luminance Esquisse primaire brute Identification des primitives... Image Bords de forme (2006). 115

34 La théorie computationnelle (Marr, 1982) Image rétinienne Esquisse primaire brute Esquisse primaire complète objet Variations de luminance Identification des primitives Groupement des primitives... Image Bords de forme Groupement (2006). 116

35 La théorie computationnelle (Marr, 1982) Image rétinienne Esquisse primaire brute Esquisse primaire complète Image Bords de forme Groupement (2006). 117

36 La théorie computationnelle (Marr, 1982) Image rétinienne Esquisse primaire brute Esquisse primaire complète Représentation 2 D 1/2 objet Variations de luminance Identification des primitives Groupement des primitives Adjonction des informations de profondeur,... Représentation centrée sur l observateur Représentation centrée sur l objet Représentation 3 D (2006). [email protected] 118

37 La théorie computationnelle (Marr, 1982) Image rétinienne Esquisse primaire brute Esquisse primaire complète Représentation 2 D 1/2 objet Variations de luminance Identification des primitives Groupement des primitives Adjonction des informations de profondeur,... Mémoire Catalogue de cônes généralisés Identification si ajustement Comparaison avec les informations en mémoire Représentation centrée sur l objet Représentation 3 D L esquisse primaire contient des informations relatives aux variations d intensité lumineuse et ces informations sont utilisées pour situer les limites, définir les contours et les formes des objets. Le terme d esquisse est à entendre au sens quasi artisanal de première ébauche que le travail ultérieur permettra d affiner et de préciser. L esquisse 2,5D: C est l esquisse primaire mais avec des informations sur la profondeur à partir de l ombre, du mouvement, de la texture et surtout les écarts binoculaires. L esquisse 3D: les deux représentations précédentes sont centrées sur l observateur ce qui signifie que la représentation obtenue dépend de l angle sous lequel l objet est observé. Il existe donc un objet de multiples représentations qui dépendent de la position de l observateur et cette diversité rend l identification difficile. Le modèle 3-D va lever les incertitudes et les difficultés puisqu il est élaboré à partir d informations indépendantes de l observateur. (2006). [email protected] 119

38 Marr & Nishihara (1978) Gorille Homme Marr et Nishihara (1978) ont avancé l hypothèse selon laquelle la reconnaissance des objets 3D dépendrait de la combinaison d unité primaire constituées de cylindres définis par leur axe de symétrie situé dans le sens de la longueur. Ces cylindres de tailles différentes sont organisés de façon hiérarchique allant d un niveau supérieur qui correspond à l approche la plus globale, à un niveau inférieur qui concerne les détails. (2006). [email protected] 120

39 La théorie des géons (Biederman, 1987) Géons: geometric ions: une sorte d alphabet perceptif. À Partir de 2 géons et de 10 relations possibles, on peut créer 5760 objets différents. A partir de 3 géons: (2006). [email protected] 121

40 Différentes théories de la reconnaissance d objet Théorie computationnelle Théorie de l intégration des traits David Marr Anne Treisman Traits élémentaires Esquisse primaires Représentation 2D 1/2 Catalogue de cônes généralisés Traits élémentaires Traitment pré-attentionnels Attention focalisée Reconnaissance par composantes Irving Biederman Géons (composantes volumétriques) Assemblage de géons (2006). [email protected] 122

41 Théorie computationnelle & Agnosie (Benson & Greenberg, 1969) Image rétinienne Esquisse primaire brute Esquisse primaire complète Représentation 2 D 1/2 objet Variations de luminance Identification des primitives Groupement des primitives Adjonction des informations de profondeur,... Catalogue de cônes généralisés Mémoire Représentation centrée sur l objet Représentation 3 D (2006). [email protected] 123

42 Reconnaissance d objet : Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur Desimone et al. (1994) : Quel est le degré de spécificité des réponses des cellules isolées? Ce neurones répond à des lignes verticales? Non car ce neurone ne répond pas pour des stimuli qui n ont pas la forme de main mais qui comportent des lignes verticales et de plus, ce neurone répond à une main ayant subit une rotation de 90. (2006). [email protected] 124

43 Reconnaissance d objet : Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur La théorie hiérarchique de la perception des objets: - Les neurones corticaux codent des caractéristiques élémentaires (orientation, ligne, couleur ) - Les sorties de ces neurones sont combinés à d autres caractéristiques. - Chaque stade ultérieurs codent des combinaisons de plus en plus complexe. La cellule gnostique = cellule grand-mère. Nom donné ironiquement en allusion au fait qu il pourrait exister un neurone qui répondent de manière spécifique à ma grand-mère. Mais cette théorie ne semble pas valide car: -Il nous faudrait un neurone gnostique pour chaque objet que nous codons. -Il nous faudrait un neurone gnostique pour chaque orientation ou couleur de chaque objet que nous codons. -Repose sur le postulat que le percept final d un objet n émane que de l activité d un seul neurone. (2006). [email protected] 125

44 Reconnaissance d objet : Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur L hypothèse du codage de population : -La perception des objets résulte d une activation faisant intervenir un ensemble de détecteur complexe et donc d une population de neurone. -Cette hypothèse rend compte: -du fait que nous pouvons confondre deux objets d apparence semblable (car nous activons a peu près la même population de cellule). -Du fait de reconnaître des nouveaux objets -Cette hypothèse est en accord avec les résultats de Desimone et al. (1994) puisque le neurone ne répond pas à la main du même individu mais répond à des mains de personnes différentes et répond à des mitaines. L hypothèse du codage de population : (2006). [email protected] 126

45 Les agnosies Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur Agnosie visuelle: Impossibilité de reconnaître des objets, alors que les fonctions sensorielles (vision, audition, toucher, etc...) sont normales. Le terme d agnosie a été forgé par Freud. (2006). [email protected] 127

46 Les agnosies Le cas P.T. La prosopagnosie. Incapacité à reconnaître les visages. P.T. arrive à reconnaître le visage du tableau de Picasso mais pas celui de Monet. Pourquoi? PT ne reconnaît plus sa femme, c est une inconnu visuellement mais dès qu elle parle le visage inconnu se transforme en celui de sa femme: lien entre la reconnaissance auditive et la reconnaissance visuelle? PT perçois un visage mais ne reconnaît pas sa femme. (2006). [email protected] 128

47 Les agnosies Agnosie aperceptive: Désigne une incapacité de reconnaissances des objets liées à des troubles des traitements perceptifs. Prédominance de lésions droites Warrington (1982) : hypothèses que l agnosie aperceptive serait un déficit de la perception de la constance de l objet et non de la représentation de l objet en tant que tel. (2006). [email protected] 129

48 Les agnosies Agnosie aperceptive testée par: - Incomplete letters task - Gollin Picture Task (2006). [email protected] 130

49 Les agnosies Agnosie aperceptive testée par: - Test des vues inhabituelles -Test des ombres - Figures complexes (2006). [email protected] 131

50 Les agnosies Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur Agnosie associative: Désigne une incapacité de reconnaître les objets qui ne peut être attribués à des déficits perceptifs. Prédominance de lésions gauches Warrington (1982) : hypothèses que l agnosie associative est un déficit de la catégorisation sémantique des objets visuels. Testé par : - le test d appariement par fonction. Un sujet présentant ce trouble n arrive pas à déno mmer un objet et surtout à savoir à quoi il sert. Si on lui dit oralement «ciseau», il répondra que cet objet sert à couper, par contre s il voit un ciseau il est incapable de savoir à quoi ça sert. (2006). [email protected] 132

51 Les agnosies Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur Modèles à deux étapes de la reconnaissance des objets de Warrington (1985): (2006). 133

52 Conclusion générale: Introduction Notions Œil Rétine Champ récepteur Voies visuelles Aire 17: V1 Aires visuelles What, where Reconnaissance objet Perception couleur Profondeur - La perception résulte d un ensemble de traitements d information dans des structures nerveuses spécialisées - Dans les étapes précoces, les neurones codes de manière de plus en plus sélectives des caractéristiques spatiales, temporelles et chromatiques des stimuli visuels - L arrangement spatial de ces neurones autorise des interactions entre neurones codants des dimensions voisines des mêmes caractéristiques et permet de réaliser des groupements - Ultérieurement, les champs récepteurs des neurones visuels deviennent de plus en plus grands ce qui permet de réaliser l intégration des informations locales - Les représentations nécessaires à l interprétation de ces informations sont distribuées dans de larges populations de neurones et activées soit par une stimulation externe spécifique, soit par une stimulation évoquant cette dimension (ex. mouvement implicite), soit encore par évocation volontaire sans stimulus externe. (2006). [email protected] 134