La signature spatiale de l'objet : une information essentielle pour la localisation de cibles dans une scène naturelle - article ; n°1 ; vol.104, pg 9-49

Roumes

Description

L'année psychologique - Année 2004 - Volume 104 - Numéro 1 - Pages 9-49
41 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.

Informations

• Publié par: L-annee-psychologique
• Publié le: 01 janvier 2004
• Nombre de lectures: 30
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

G. Giraudet
C. Roumes
La signature spatiale de l'objet : une information essentielle pour
la localisation de cibles dans une scène naturelle
In: L'année psychologique. 2004 vol. 104, n°1. pp. 9-49.
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Giraudet G., Roumes C. La signature spatiale de l'objet : une information essentielle pour la localisation de cibles dans une
scène naturelle. In: L'année psychologique. 2004 vol. 104, n°1. pp. 9-49.
doi : 10.3406/psy.2004.3926
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_2004_num_104_1_3926L'Année psychologique, 2004, 104, 9-49
MÉMOIRES ORIGINAUX
Essilor International* '
I MASSA**2
LA SIGNATURE SPATIALE DE L'OBJET :
UNE INFORMATION ESSENTIELLE
POUR LA LOCALISATION DE CIBLES
DANS UNE SCÈNE NATURELLE
Guillaume GlRAUDET*3 et CORINNE ROUMES**3
SUMMARY : Object spatial signature : An essential tool for target
localization in a natural environment.
Scenes of the outside world do not look like any artificial image. They
exhibit a specific spatial frequency content and a global structure evocative of
their category membership. This information characteristic of natural scenes
leads to define the concept of scene spatial signature. What is the respective
role of this specific global information related to the scene and of the local
information related to the image components in a target localization task ? Two
experiments investigate the relative weight of both levels of information. Results
show that initially, when images are blurred, the global structure plays a major
role. However, after a familiarization period, subjects start using the invariant
distinctive features of the target to localize it regardless of the aspect of the scene.
Analogous to the scene spatial signature, the local information distinguishing
the target from its close environment defines the object spatial signature. This
perceptual adaptation process frees subjects from having to rely on global
information. Results show that perceptual strategies are not determined once
and for all. The visual system is flexible and is able to juggle the various
available information at both global and local levels to adapt to the demand.
Key words : spatial signature, natural images, perceptual adaptation,
object localization, jumbled images.
1. Essilor International, Recherche et développement optique, Service
d'optique physiologique, 57, avenue de Condé, 94106 Saint-Maur.
2. Institut de médecine aérospatiale du service de santé des armées, Dépar
tement de sciences cognitives, bp 73, 91220 Brétigny-sur-Orge.
3. E-Mail : [e-mail], [e-mail]. 10 Guillaume Giraudet et Corinne Roumes
Le monde fournit à chaque moment une grande quantité
d'information visuelle. Compte tenu des capacités de traitement
limitées du système visuel, les données redondantes doivent être sinon éliminées. Attneave (1954) et Barlow (1961) sug
gèrent que la redondance provient de l'uniformité ; par exemple
le ciel, la mer ou des paysages désertiques ne nécessitent pas un
codage précis sur toute leur étendue spatiale. DeValois et DeVa-
lois (1988) proposent une approche comparable basée sur la
périodicité de l'environnement naturel. Les images naturelles
ont en effet une propriété commune : l'organisation périodique
de leur contenu spatial. Par analyse d'image, on peut mettre en
évidence que cette caractéristique commune se traduit par un
spectre fréquentiel tout à fait spécifique (Field, 1987 ; Tadmor et
Tolhurst, 1994 ; Parraga, Tolhurst et Troscianko, 1998 ; Tol-
hurst et Tadmor, 1997). La majorité de l'énergie contenue dans
une image naturelle est concentrée dans les basses fréquences
spatiales et décroît de façon linéaire au fur et à mesure que des
fréquences plus hautes sont considérées (Field, 1987). En plus de
cette spécificité fréquentielle, les statistiques de distribution des
orientations dominantes dans une image naturelle peuvent ser
vir d'élément discriminatoire entre les différentes catégories de
scènes (Guérin-Dugué, Bernard et Oliva, 1998). Les scènes
appartenant à une même catégorie basique présentent les
mêmes régularités dans leur organisation globale et dans la
forme de leur spectre fréquentiel (Oliva, Guérin-Dugué et
Fabry, 1998 ; Schyns et Oliva, 1994). La conjonction d'un
contenu fréquentiel et d'une organisation spatiale globale spéci
fiques des images naturelles constitue un ensemble d'info
rmations physiques identifiées sous le terme de signature spatiale
de la scène.
La signature spatiale d'une scène est une caractéristique glo
bale de la stimulation. D'un point de vue constitutionnel, une
scène est le plus souvent formée d'un ensemble d'objets, impli
qués non seulement dans la signification, mais également dans la
structure spatiale de l'image. Au niveau local, l'objet est lui-
même constitué d'un groupe d'éléments. Ainsi, selon le point de
vue adopté, un objet peut devenir une scène complexe cons
tituée d'un ensemble de formes locales. Cette dichotomie entre
informations globales et locales a inspiré un grand nombre
d'études. La perception d'une stimulation globale naît-elle de
l'analyse et de la mise en correspondance de ses éléments consti- Signature spatiale de l'objet 11
tutifs locaux ou, au contraire, le traitement perceptuel se déve-
loppe-t-il d'un « tout » global vers des détails locaux de plus en
plus spécifiques. Les travaux de Navon (1977, 1981) argument
ent en faveur de cette dernière théorie. En utilisant des lettres
hiérarchiques, c'est-à-dire des grandes lettres constituées de
petites, Navon montre que les temps de réponses pour les lettres
globales sont inférieurs à ceux obtenus pour la reconnaissance
des lettres locales. Il constate également qu'il est possible
d'ignorer la présence d'informations locales non concordantes,
alors que les informations globales sont obligatoirement prises
en compte. Le modèle issu de ces données expérimentales pro
pose un traitement séquentiel commençant par les informations
globales se développant ensuite vers les informations de plus en
plus locales. Il s'agit du modèle « Global-to-Local ».
La signature spatiale de la scène pourrait également consti
tuer une illustration de cette dominance des informations global
es sur les informations locales. La signature spatiale caractérise
des régularités statistiques dans l'organisation globale
des composantes physiques de l'image. Les théories les plus
récentes proposent que le système visuel s'est développé de
façon à utiliser au mieux cette information délivrée par
l'environnement au travers du capteur oculaire (Tolhurst, 1998).
Les images naturelles et leur signature spatiale spécifique appar
aissent donc comme des stimulations particulièrement perti
nentes pour le système visuel. Quelle influence cette information
globale exerce-t-elle sur l'analyse locale des constituants de la
scène ? La dominance des informations globales constatée pour
des stimulus hiérarchiques est-elle également présente au niveau
des images naturelles ? De nombreux travaux se sont intéressés
à cette problématique. Cependant, leur approche s'est focalisée
sur les relations sémantiques entre les niveaux global et local de
l'image : il s'agissait d'évaluer l'influence de la signification de la
scène sur la perception d'objets (Biederman, 1981 ; Biederman,
Mezzanotte et Rabinowitz, 1982 ; Boy ce, Pollatsek et Rayner,
1989 ; Boyce et Pollatsek, 1992). Aucune étude n'a abordé cette
question d'un point de vue purement perceptif en intégrant la
notion de signature spatiale de la scène.
Les stimulations envisagées dans cette expérience sont plus
complexes que les lettres hiérarchiques de Navon. Néanmoins, la
démarche est similaire. L'objectif de cette étude est de détermin
er, lors du processus perceptif, les rôles respectifs des informa- 12 Guillaume Giraudet et Corinne Roumes
tions globales de la scène, dont le contenu spatial possède une
répartition spécifique, et des informations locales liées à l'objet.
La tâche retenue fait référence à une situation visuelle fréquente
au quotidien : la localisation d'un objet cible dans un environne
ment complexe. Dans le cas où l'objet est suffisamment saillant
dans son env