cour 3.2: Reconnaissance de patrons (objets), Traitement ascendant (stimuli visuels), Appariement au gabarit, Pandémonium, Théorie de reconnaissance par composantes (géons)

Question 1

Qu’est-ce que le traitement ascendant?

quel type de traitement est sous-jacent à celui-ci?

Answer 1

Facon dont le système cognitif reconnaît les objets suite à une analyse de leur propriétés physiques

Le traitement est hierarchique car se base sur des stimulus visuel entrant dans la mémoire sensorielle, en passant par la MCT puis dans la MLT: suit une voie sérielle des couches V1 à V6 dans le système visuel.

Question 2

Explique l’hypothèse originale: Théorie d’appariement au gabarit (Template matching theory) pour reconnaître les objets. (sans énoncé les étapes)

Answer 2

Les entrée sont comparée avec exemplaires mémorisés (gabarits) jusqu’à ce que le système trouve un appariement .

Question 3

Selon la théorie du gabarit, comment est-ce que la lettre A serait reconnu?

Answer 3

1. Activation des récepteurs rétinien
2. Activation des détecteurs de lettres spécifique

Ex: lorsque la configuration exacte stimule les récepteurs de la rétine, projette vers le détecteur de A donc reconnaissance de la lettre A

Question 4

Quels sont les problèmes de l’hypothèse originale: Théorie d’appariement au gabarit (Template matching theory) pour reconnaître les objets.

Answer 4

Parcimonie: un gabarit par lettre/objet distinct = pas économique ni parcimonieux

Aucun soutien neurologique

Inflexibilité : prennent-ils en compte la variabilité? Taille/ Emplacement exacts, Orientation/Forme

Question 5

Qu’est-ce que les découvertes de Hubert et Wiesel ont suggéré pour le traitement des objets?

Quel théorie cela a-t-il inspiré? (juste le nom)

Answer 5

Hubel et Wiesel (1959) ont découvert des détecteurs de caractéristiques qui répondent préférentiellement à des stimulus très simples:
éléments primitifs, « blocs de construction » pour la perception
❖ Cellules simples = Orientation
❖ Cellules complexes = Directionnalité, Angles droits, Courbes…

Cela suggère qu’on utiliserait des caractéristiques simples pour reconnaître les objets à l’aide de ces détecteurs de caractéristiques.

Théorie du pandémonium

Question 6

Explique la théorie du pandémonium pour le traitement des objets (les caractéristiques)

Answer 6

Modèle de reconnaissance basé sur les données traitement ascendant:

❖ Basé seulement sur l’analyse de caractéristiques

❖ Objets reconnus après analyse de leurs composantes par 4 unités de reconnaissance: des démons

❖ Modèle de traitement de l’information parce qu’il y a plusieurs étapes de traitement, chaque étape prend un temps déterminé, transformation à chaque étape, opérations sérielle.

Question 7

Explique le rôle des 4 unités de reconnaissance (démons) dans la théorie du pandémonium et à chaque démon, nomme l’équivalence de mémoire qu’il représente.

Answer 7

1. Démons d’image
   * prend l’entrée qui est projetée sur la rétine et transféré dans la mémoire sensorielle visuelle
   * équivalent de nos récepteurs rétiniens + Mémoire sensorielle
2. Démons des caractéristiques
   * les plus important
   * équivalent des détecteurs de caractéristique
   ❖ Cherchent une caractéristique particulière dans le patron d’entrée (Ligne, Angle)
3. Démons cognitifs
   ❖ Portent attention aux réponses des démons des caractéristiques et recherchent un ensemble de caractéristiques particulier
   ❖ Mémoire à court terme (Récupération des représentations dans la mémoire à long terme)
4. Le démon de la décision
   ❖ Écoute le pandémonium créé par les démons
   ❖ Réponse déterminée par démon criant le plus fort
   ❖ Mémoire à court terme: prend la représentation la plus activée

Question 8

Explique comment la lettre R serait reconnu selon la théorie du pandémonium

Answer 8

1. Les démons d’image reçoivent l’entrée visuelle « R » et la décompose en différentes caractéristiques
2. Les démons des caractéristiques crient pour réveiller les démons cognitifs associés si leur caractéristique est activée et transfert l’activation de la représentation
3. Les démons cognitifs crient proportionnellement au signal reçu des démons des caractéristiques. Définition de chaque lettre selon l’activation des cellules
4. Le démon de décision écoute
   les démons cognitifs
   Il choisit « R » car ce démon cognitif crie le plus fort: l’appariement est trouvé.

Question 9

Quels sont des arguments (4) en faveur de la théorie du pandémonium?

Answer 9

1. Puissance
   ❖ Plus parcimonieux : avec ensemble fini de détecteurs de caractéristiques, reconnaissance possible d’un nombre infini d’objets
2. Flexibilité
   ❖ Peut reconnaître lettres même si changement d’orientation, de taille, ou autres distorsions
3. Soutien neurologique: Basé sur les résultats d’Hubel & Wiesel
   ❖ Détecteurs de caractéristiques
   Kinney, Marsetta & Showman (1966)
   ❖ Tâche d’identification de lettres : Approche basée sur caractéristiques prédit erreurs de confusion
4. Prédiction des erreurs fréquentes
   ❖ Tâches d’identification de lettres : erreurs fréquentes = « O » vs. « C », « G » , « Q » pcq les lettres présentent des caractéristiques similaires vs erreurs non fréquentes: « O » vs. « H » ou « T » pcq ces lettres n’ont pas de caractéristiques similaires.

Soutien le concept d’éclater en caractéristiques avant de recombiner, parce que si on a cette action, il y a des erreurs prévisibles qui seront faites sur des traits similaires (matrice de confusion)

Question 10

Explique la théorie de reconnaissance par composante de Biederman (théorie et 4 caractéristiques)

Answer 10

ce qui permet de reconnaître des objets sont ses composantes (système de géons déjà présent dans la mémoire: ensemble de blocs de construction qu’on utilise dans nos représentations mentales pour reconstruire des objets en 3D en 2D dans le cerveau)

Reconnaissance = Fonction du nombre de géons: Principe de récupération componentielle: si assez de géons, reconnaissance se fait

❖Traitement ascendant: Basé sur caractéristiques (reconnaissance d’objets dans champ perceptuel)

❖ Ensemble de blocs de construction représentationnels 2D et de caractéristiques 3D

❖ Reconnaissance d’objets par séparation en 36 géons: formes 3D de base

❖ Connexions aux vertex: intersection de 3 segments de lignes ou plus qui donnent un indice de profondeur et permet de diviser un objet en partie (nous avons tendance à séparer les parties d’un objets)

Question 11

Décrit les 4 étapes du modèle de reconnaissance par composantes de Biederman

Answer 11

1. Analyse des caractéristiques de surface
2. Détermination des composantes présentes en termes de géons
3. Appariement des composantes aux représentations d’objets
4. Reconnaissance d’objets.

Question 12

Explique l’expérience sur les géons qui a permis de supporter la théorie de reconnaissance par composantes.
1. Méthodologie
2. Prédiction
3. Résultats
4. Conclusion

Answer 12

Expérience:
❖ Présentation d’objets complets/incomplets (100 ms) : Incomplets = Géons absents

Prédiction
Plus de géons (composantes)= Moins d’erreurs

Résultats:
Plus de géons = Moins d’erreurs

Conclusion:
Preuve de représentation mentales des géons

Question 13

Explique l’expérience sur les vertex qui a permis de supporter la théorie de reconnaissance par composantes.
1. Méthodologie
2. Prédiction
3. Résultats
4. Conclusion

Answer 13

Expérience
présentations d’images avec vertex visibles vs non
❖ 100/200/750/5000 ms
❖ Tâche: identifier objet

Prédiction
Les vertex sont la clé caractéristiques diagnostiques importantes de l’image donc le retrait d’une portion de l’image est censé avoir un plus grand effet sur taux d’erreur quand vertex sont manquants.

Résultats
* vertex absent (non-récupérable) = augmente le taux d’erreur : non reconnu 80% du temps même après 5s
* vertex récupérable = aucune erreur même après 5s d’exposition

Bref, quand les objets sont obstrués ET qu’on ne peut pas voir les vertex, on ne peut pas identifier objet. Plus facile quand les vertex sont présents.

Conclusion: Démontre que le vertex qui est un indice de profondeur est la clef pour reconnaître un objet/image

Question 14

Indique des arguments (4) qui soutienne la théorie de recherche par composantes de Biederman

Answer 14

1. Puissance
   ❖ Parcimonie (seulement 36 géons) pour couvrir une infinité de possibilités
2. Flexibilité
   ❖ Reconnaissance d’objets peu importe ses variations:
   ❖ Changement de taille
   ❖ Orientation de l’objet
   ❖ Occlusion, et dégradation du signal variées
3. Serait invariant aux différentes perspectives
   ❖ Géons (2D) ne changent pas de forme lorsqu’objet observé d’un autre point de vue
4. Soutien neurologique pour géons et relations: chez les singes, il y aurait effectivement des neurones sensibles aux géons
   ❖ Déficits différents pour parties et objets complets

Question 15

Quels sont les limites (5) de la théorie sur la théorie de reconnaissance par composantes de Biederman?

Answer 15

1. Théorie incomplète
   ❖ Pas de mécanismes permettant de réduire les complexités de scènes réelles jusqu’aux géons: Comment extrait-on les géons d’une image?
2. Objets irréguliers ne sont pas traités en parties
   ❖ Ex: Buisson ou chandail froissé (ne se divise pas mais on peut le reconnaître; on traiterait donc les textures au lieu de parties, ce que la théorie ne couvre pas)
3. Objets sans vertex reconnaissables par l’humain
   ❖ Ex: pomme/poire/nuages reconnus et distingués
4. Couleur importante pour la reconnaissance d’image mais ne fait pas partie de la théorie
5. Permet de distinguer catégories mais pas membres de la même catégorie

Question 16

Pourquoi aucun modèle de traitement ascendant comme ceux-ci ne peuvent pas fonctionner dans la vrai vie?

Answer 16

Les modèles vus ne tiennent pas compte de la connaissance du contexte et des attentes par rapport à celui-ci (traitement descendant), ce qui a pourtant un effet

Question 17

Donne un exemple qui prouve l’impact du traitement descendant sur la perception des éléments d’une image

Answer 17

parfois, si on ne sait pas le thème d’une image, on ne peut pas reconnaitre ses composantes.

ex: image de dalmatien fondu dans le décor. Impossible de le percevoir mais quand on dit le mot “chien” on le remarque d’un coup, donc les connaissances préalable ont un effet sur l’image perçue sans qu’elle ne change.