Cours 7 Profondeur

Question 1

Indices de profondeur

Answer 1

• indices oculo-moteurs
• indices monoculaires
• indice binoculaire

Question 2

PERCEPTION DE LA PROFONDEUR


Answer 2

Notre perception visuelle nous offre une représentation tridimensionnelle de l’environnement. Pourtant, l’image qu’enregistre notre rétine est bidimensionnelle ; i.e. elle ne représente pas la profondeur.

Ceci soulève la question fondamentale suivante: Comment notre système visuel arrive-t-il à établir une représentation de la profondeur à partir de l’information bidimensionnelle que constitue l’image rétinienne.

Question 3

Une approche utilisée pour comprendre notre perception de la profondeur repose sur:

Answer 3

l’identification des sources d’information signalant la profondeur dans la scène.

Question 4

Approche des indices:

Answer 4

L’hypothèse proposée est que la perception de la profondeur résulte de l’enregistrement et du traitement (interprétation) de ces indices par le système visuel. 

On distingue 3 classes d’indices:



* Indices oculomoteurs (motricité oculaire)



* Indices monoculaires (utiliser juste si on perçoit d’un seul oeil, fonctionne aussi avec les deux yeux mais si je vois juste avec 1 c’est ça qui marche)
Indices picturaux (peinture) et ceux produits par le mouvement (déplacement sur la rétine)
 


• Indice binoculaire (utilisation des deux yeux et intégrer pour avoir la profondeur

Question 5

Indices oculomoteurs


Answer 5

• L’angle de convergence de nos yeux varie en fonction de la distance nous séparant de l’objet observé.

Spontané pour ajuster notre regard pour projeter sur la fovéa des deux rétines 



angle de convergence qui devient de plus en plus varié en fonction de la distance

Sensation de tension dans les muscles oculomoteur lorsqu’on converge les yeux pour voir quelques choses de proche (rapproche ton doigt de tes yeux = loucher)

Paysage éloigné = yeux parallèles


- Accommodation : La forme de notre cristallin varie également en fonction de la distance nous séparant de l’objet observé afin de focaliser son image sur la rétine.

Ces indices ne sont utiles que pour des objets relativement près (2-3 mètres ou moins) puisque l’angle de convergence et l’accommodation ne varient que très peu au-delà de cette distance.

Cristallin bombé et muscle scillié afin qu’on puisse bien focaliser l’image sur le fond de l’œil
En bas de 3m, pas besoin de faire de l’accommodation (car on fait juste relaxer les muscles)

Question 6

Indices monoculaires

Answer 6

Sont subdivisés en deux classes.

Indices picturaux :

Indices bidimensionnels (i.e. pouvant être représentés sur une surface plane, comme la rétine) statiques suggérant la profondeur. Image sans mouvement. Impression de profondeur repose sur les indices picturaux = aucun mouvement

Indices produits par le mouvement :

Nos déplacements à travers l’environnement causent un mouvement de l’image rétinienne. Ce mouvement varie en fonction de la distance relative des objets.

Question 7

INDICES PICTURAUX
monoculaires

Occlusion:

Answer 7

Un objet sera vu comme plus près si son image recouvre partiellement celle d’un autre.

Il s’agit d’un indice non-métrique (ce qui est plus proche ou plus loin), par opposition à un indice métrique, qui permet d’estimer la distance.

Présence d’occlusion ne nous donne pas d’information sur la mesure de la distance. C’est là ou non


Question 8

INDICES PICTURAUX
monoculaires
Hauteur relative:

Answer 8

Un objet sur le sol sera perçu comme plus éloigné s’il est plus haut dans le champ visuel. Si un objet est suspendu dans les airs (e.g. un nuage), il sera perçu comme plus éloigné s’il est plus bas dans le champ visuel.
Le cas inverse
Plus c’est bas dans le champ visuel (nuage) = loin

Question 9

INDICES PICTURAUX
monoculaires
Ombrage:

Answer 9

L’ombrage donne une information sur le relief et sur la localisation des objets.

a) Tout va bien

b) La couple bleu foncé nous dit qu’elle est plus proche de nous mais derrière les fleurs

c) L’ombre premet de comprendre que le vase flotte dans les aires

Question 10

INDICES PICTURAUX
monoculaires
Taille relative:

Answer 10

On aura tendance à percevoir un objet comme plus près si l’image qu’il projette sur la rétine est plus grande.

Question 11

INDICES PICTURAUX
monoculaires
Taille familière:

Answer 11

Notre connaissance de la taille habituelle (réel qu’on connait) d’un objet combinée avec la taille de l’image rétinienne nous informe sur la distance nous séparant d’un objet. La taille familière est le seul indice de profondeur capable d’informer sur la distance métrique absolue. Notre capacité à l’utiliser manque toutefois de précision.

Taille d’image rétinienne: la pièce est beaucoup proche de nous et la moto très loin
Connaissance de la taille réel + la taille de l’image rétinienne = perception de la distance métrique

Question 12

INDICES PICTURAUX
monoculaires
Perspective aérienne:

Answer 12

La lumière provenant d’objets éloignés doit traverser une plus grande distance à travers l’air (qui contient de petites particules de poussière, d’eau, etc.) que des objets plus proches. L’atmosphère cause une diffusion de la lumière qui entraîne une atténuation des contrastes et un bleuissement de l’image avec une augmentation de la distance.
Les contrastes entre le clair et le foncé = créer la perspective aérienne
Bleuissement de l’image avec l’atténuation des contrastes

Les triangles: effet de profondeur
Lorsque plus pale (diminution des contrastes) = semble plus éloigné

Question 13

INDICES PICTURAUX
monoculaires
Perspective linéaire:

Answer 13

Des lignes parallèles dans le monde extérieur convergent l’une vers l’autre au niveau de leur projection rétinienne à mesure qu’elles s’éloignent de l’observateur. Le point de convergence s’appelle le point de fuite.

Les lignes qui sont parallèle vont se converger le plus qu’on s’éloigne

Question 14

INDICES PICTURAUX
monoculaires
Gradient de texture:

Answer 14

Les surfaces qui nous entourent ne sont pas parfaitement uniformes, elles comportent des contrastes locaux, la texture. La taille des éléments de texture sur une surface ainsi que la distance séparant ces éléments diminuent graduellement avec une augmentation de la distance.

Les surfaces sont rarement parfaites (pas uniforme = plus de texture)
La texture permet de signaler la profondeur de façon facile.
La règles: les éléments qui constitue la texture vont réduire en taille et se rapprocher à mesure qu’on s’éloigne

Ça l’aire de se rapprocher en fonction de projection rétinienne

Indice disponible sur une image graphique

Question 15

INDICES PRODUITS PAR LE MOUVEMENT
monoculaires
Parallaxe de mouvement:

Answer 15

La vitesse et la direction du mouvement de l’image rétinienne causé par notre propre déplacement varie selon la distance des objets.

Si notre regard est fixé à l’infini (i.e. aucune poursuite oculaire), la vitesse du mouvement de l’image rétinienne est plus grande pour un objet près qu’un objet éloigné. Pour un ou l’autre, la direction apparente du mouvement est en direction opposée à notre propre déplacement.

Dans le cas où notre ragard est fixé à l’infini
Plus ça va vite plus on estime que c’est proche de nous

Passager d’un trainentre temps 1 et temps 2:
La fleur qui à extrêmement bougé au premier plan
Vache à bouger de moitié
Et l’arbre qui est loin n’a pas vraiment bougé

Si notre regard est fixé sur un point donné de l’environnement (c’est le cas le plus courant), les objets plus près que ce point de fixation ont un mouvement apparent en direction opposée à notre propre déplacement. Les objets plus éloignés que ce point de fixation ont un mouvement apparent dans la même direction que notre propre déplacement. La vitesse de ces mouvements apparents augmente avec la distance séparant un objet du point de fixation oculaire.

Le point de fixation est immobile. Dans tout le reste, ce qui est entre le point et le gars, tous les choses vont se déplacer dans le sens opposé de notre propre déplacement

Pour les points au-delà (plus éloigné) même direction que notre propre déplacement

Plus on est loin du point oculaire, plus ça va vite
Plus on s’approche de l’observateur plus ça va vite

Au-delà du point de fixationproche du point, pas très rapide
Au-delà du point de fixationloin du point (ex. montagne) ça va vite

Question 16

INDICES PRODUITS PAR LE MOUVEMENT
monoculaires
Dévoilement/recouvrement (“accretion/deletion”):

Answer 16

Le recouvrement d’objets situés à des distances différentes est modifié par nos déplacements dans l’environnement. Un objet dont la surface recouverte change avec notre déplacement est situé plus loin que l’objet qui le recouvre.

Occlusion est mesure non-métrique donc on ne sait pas ce qu’est la distance
B) recouvrement
c) dévoilement

Nous dit un peu plus sur la distance

Question 17

Disparité binoculaire


Answer 17

Étant donné leurs positions différentes, nos deux yeux voient le monde sous des points de vue différents. Cette différence de point de vue fait en sorte que les images projettées par des objets situés à des distances différentes présenteront une disparité binoculaire différente

Disparité binoculaire: Différence entre les yeux au niveau de la projection rétinienne d’un objet. Cette différence peut être démontrée par l’observation d’objets situés à des distances différentes en fermant alternativement l’oeil droit et gauche

Question 18

Stéréoscopie (ou stéréopsie, “stereopsis”):

Answer 18

Impression de profondeur reposant sur la disparité binoculaire.
Présentation dichotique des yeux: deux images provenant des deux yeux différents

Question 19

La contribution de la stéréoscopie à la perception de la profondeur peut être démontrée par :

Answer 19

l’utilisation du stéréoscope. Le stéréoscope est un mécanisme permettant de projetter deux images prises sous des points de vue légèrement différents de façon séparée à chacun des yeux (i.e. présentation dichoptique). L’observation dichoptique d’images stéréoscopiques donne lieu à une impression de profondeur plus riche que celle disponible lors de l’observation monoculaire.

L’image: deux photos prises au même moment et ça crée une image avec des disparité binoculaire. Point de vue différent

Cinéma 3D: on ajoute la stéréoscopie à la perception de profondeur

À visionner avec lunettes rouge/vert. Mettre le filtre rouge devant l’œil gauche

Question 20

Horoptère :

Answer 20

Cercle imaginaire passant par le point de convergence binoculaire et par les deux yeux. 

Tous les objets situés à l’horoptère ont des projections rétiniennes homologues (i.e. projections sur des points correspondants de la rétine de chacun des yeux). Ils présentent donc une disparité binoculaire nulle.

3 objets qui ont chacun des projections rétiniennes: ABF vont correspondre au même endroit sur les différentes rétines

Sauveteur: il regarde Frida (point) l’horoptère = ligne pointillée qui passe par les deux yeux.
Les deux autres enfants qui sont sur la ligne = projection homologue sur la rétine

Si sur l’horoptère = 0 disparité binoculaire (tous les points sur l’horoptère sont à 0 disparité)

Décalage important pour l’œil droit et gauche
Écart est moins grand pour carole que Lee, mais présente néanmoins

Question 21

Disparité binoculaire croisée (“crossed”) :

Answer 21

Disparité binoculaire produite par des objets situés entre l’horoptère et l’observateur. Le degré de disparité croisée augmente avec une augmentation de la distance entre un objet et l’horoptère.

Question 22

Disparité binoculaire homonyme (“uncrossed”) :

Answer 22

Disparité binoculaire produite par des objets situés au-delà de l’horoptère. Le degré de disparité homonyme augmente avec une augmentation de la distance entre un objet et l’horoptère.

Question 23

Aire de Panum:

Answer 23

Étendue de part et d’autre de l’horoptère correspondant à de faibles disparités binoculaires qui peuvent être fusionnées (pas l’impression de voir double). Pour les disparités binoculaires plus grandes (à l’extérieur de l’aire), il y a diplopie. (on ne pourra pas faire de fusion donc on va les voir double)

Question 24

La capacité de notre système visuel à utiliser l’information de disparité binoculaire pour la perception de la profondeur (i.e. stéréoscopie) implique:

Answer 24

une mise en correspondance et une comparaison des images reçues par chacun des yeux.

Question 25

Problème de la correspondance :

Answer 25

Comment notre système perceptif arrive-t-il à apparier les points correspondants d’une scène visuelle malgré leur disparité binoculaire?

Deux hypothèses ont été proposées pour résoudre cette question :

Il a été possible de décider laquelle de ces hypothèses est correcte par l’utilisation de stéréogrammes de points aléatoires.

Le stéréogramme de points aléatoires consiste en la présentation dichoptique de deux surfaces composées de points aléatoires. Ces deux surfaces sont identiques sauf pour une portion qui est déplacée horizontalement. Cette portion de l’image semble avoir une profondeur différente du reste lors de l’observation binoculaire. 

Puisque le stéréogramme de points aléatoires permet la perception stéréoscopique même s’il ne comporte aucun objet pouvant être reconnu par l’observation monoculaire, il est conclu que l’intégration binoculaire précède la reconnaissance d’objets et donc qu’elle n’en dépend pas.

Certaines heuristiques semblent contribuer à l’intégration binoculaire: 1- D’abord intégrer l’information de basse fréquence spatiale pour passer aux fréquences plus élevées ensuite. 2- Contrainte d’unicité: Chaque élément de l’image pour un oeil ne peut être apparié qu’à un seul élément de l’image pour l’autre œil. 3- Contrainte de continuité: Les changments de disparité à travers l’étendue de l’image sont généralement graduels (i.e. solution préférée).

On arrive à faire la fusion binoculaire (??)

À visionner avec lunettes rouge/vert. Mettre le filtre rouge devant l’œil droit

Intégration binoculaire: un point peut seulement être vu par un œil (???)

Ce qui était croisé est maintenant homonyme

Question 26

Autostéréogramme

Answer 26

Il est possible d’obtenir une impression de profondeur stéréoscopique en faisant converger les yeux à une distance au-delà de celle de l’image. Ceci entraîne de nouvelles correspondances entre certaines portions de l’image qui produiront ainsi une disparité binoculaire, d’où l’impression de profondeur.

Question 27

Physiologie et perception de la profondeur

Answer 27


Des neurones ont été retrouvés dans le cortex pariétal du singe qui présentent une séléctivité à l’inclinaison en profondeur des surfaces qui est signalée par un gradient de texture.


Ces mêmes neurones présentent en même temps une sélectivité à la disparité binoculaire. Il semble donc avoir comme fonction de signaler la profondeur et utilisent une variété d’indices de profondeur à cette fin.

Question 28

Stéréoscopie et physiologie



Answer 28

L’intégration binoculaire requise pour la perception stéréoscopique doit être faite au niveau du cortex visuel. Toutes les fibres nerveuses reliant la rétine au cortex ne répondent qu’à la stimulation de l’un des deux yeux (i.e. champs récepteurs monoculaires). Dans la séquence de structures nerveuses par lesquelles transite l’information visuelle, le premier site présentant des champs récepteurs binoculaires est le cortex visuel primaire.

Des expériences électrophysiologiques menées chez le chat et le singe démontrent l’existence de cellules dans le cortex visuel dont le champ récepteur binoculaire est sélectif à la disparité rétinienne. Ces cellules démontrent une préférence pour la stimulation simultanée des deux yeux en des points présentant une disparité binoculaire spécifique. Le degré de disparité binoculaire préféré varie d’une cellule à l’autre.

Environ la moitié des neurones de V1 ont une sélectivité à la disparité binoculaire. Ce pourcentage augmente dans l’aire V2.

C’est dans l’aire V1 qu’on va pouvoir avoir l’intégration binoculaire. (Neurones de l’aire V1 sélectif à la disparité binoculaire) la moitié des neurones de l’aire V1 = sélectif à la disparité et encore plus dans l’aire V2

On note également des neurones sensibles au signe de disparité binoculaire mais pas à son amplitude (cellules «near» et «far»).

L’existence de ces champs récepteurs binoculaires est nécessaire à la perception stéréoscopique. Ainsi, des chats s’étant développés avec une vision monoculaire uniquement (un oeil suturé à la naissance ou alternance quotidienne œil droit/gauche) ne présentent que peu (ou pas) de cellules binoculaires au niveau du cortex visuel et sont incapables de percevoir la profondeur à partir d’une information de disparité binoculaire.

L’observation d’un biais des jugements de disparité chez le singe lors de la microstimulation de neurones sélectifs à la disparité binoculaire appuie aussi cette hypothèse.

Question 29

Rivalité binoculaire:

Answer 29

Lorsque la différence entre les stimulations reçues par chaque œil est trop grande, il y a impossibilité de fusion binoculaire, ce qui entraîne la rivalité binoculaire – suppression de la vision d’un œil, avec alternance périodique.
Les personnes atteintes de strabisme = vivent avec ça
Chacun de leurs yeux voient des choses trop différentes

Ex: œil droit est exposé à des lignes horizontales orange et œil gauche est exposé à des lignes verticales bleu. Puisque trop différent, il y a rivalité et on ne verra jamais la même chose dans les deux yeux

Question 30

Intégration des indices de profondeur – Aproche Bayesienne

Answer 30

Les indices de profondeur pris individuellement sont généralement incertains et leur intégration favorise une perception véridique. On considère que cette intégration se fait de manière automatique et inconsciente (i.e. inférence inconsciente; Helmholtz). Celle-ci semble mettre en jeu notre expérience et notre connaissance du monde, qui servent à établir les probabilités a priori de certaines interprétations.

Ici par exemple, l’interprétation privilégiée de la scène (a) repose en majeure partie sur:

1- selon notre expérience, les pièces de monnaie (de même dénomination) ont toutes de même dimension.

2- les points de vue accidentels se produisent rarement.

Question 31

PERCEPTION DE LA TAILLE ET DE LA DISTANCE


Answer 31

La taille de l’image rétinienne d’un objet est fonction à la fois de la taille réelle de cet objet et de la distance le séparant de l’observateur.

Question 32

Constance de taille:

Answer 32

La taille perçue demeure invariante malgré des changements de la taille de l’image rétinienne induits par un changement de la distance.



La constance de taille dépend de la capacité de notre système visuel à prendre en considération la distance de l’objet pour juger de sa taille. Autrement dit, la constance de taille est dépendante de la perception de la profondeur.

Question 33

Expérience de Holway & Boring:

Answer 33

Deux cercles sont présentés au sujet. Le cercle-test est présenté à une distance variable (10 à 120 pieds, environ 3 à 35 m) mais la taille de l’image qu’il projette sur la rétine demeure constante (1 deg) parce que la taille réelle du cercle-test augmente avec sa distance.


Le cercle de comparaison est présenté à une distance fixe de 10 pieds (3 m) et sa taille doit être ajustée afin d’être la même que celle du cercle-test. Les résultats indiquent qu’une élimination des indices de profondeur élimine la constance de taille.

Question 34

Illusions dans la perception de la taille

Answer 34


Une erreur dans perception de la distance d’un objet (si les indices de profondeur sont réduits ou erronés) peut donner lieu à une illusion (erreur) dans la perception de sa taille.

- Illusions Muller-Lyer et Ponzo

Voir notes

Selon Gregory, ces illusions résultent d’une application automatique mais erronée de la constance de taille. Ainsi, la barre du haut de l’illusion Ponzo semble plus éloignée (donc plus longue) que celle du bas. De la même façon, la ligne verticale de l’élément de gauche dans l’illustration de l’illusion Muller-Lyer nous semblerait plus éloignée (donc plus longue) que la ligne verticale de l’élément de droite.

L’explication de Gregory est remise en question par le fait que l’illusion de Muller-Lyer demeure même si tous les éléments de la stimulation sont perçus comme étant à la même distance.

Par ailleurs, l’illusion de Ponzo n’est pas vérifiée dans tous les cas. Ici, l’illusion fonctionne pour les lignes A vs B mais pas (ou pas très bien) pour C vs D – par contre, elle fonctionne plutôt bien pour C vs E.

L’explication des ces illusions n’est encore pas entièrement résolue du fait qu’aucune théorie ne fait encore l’unanimité.

Question 35

Chambre de Ames


Answer 35

Chambre construite afin de donner une information de distance erronée. Donne lieu à une illusion de taille.