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  • 1. SRC 1 - M21 Syst`mes audiovisuels et syst`mes de transmission e e Les syst`mes visuels et auditifs humains e F. Morain-Nicolier frederic.nicolier@univ-reims.fr http://pixel-shaker.fr CRESTIC - URCA/IUT Troyes 28 janvier 2010 1
  • 2. Qui suis-je ? 2
  • 3. Qui suis-je ? Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC, dept. Ge2i 3
  • 4. Qui suis-je ? Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC, dept. Ge2i Enseignements : math´matiques, e physique, informatique. 4
  • 5. Qui suis-je ? Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC, dept. Ge2i Enseignements : math´matiques, e physique, informatique. Recherches (traitement d’images) : reconnaissances de formes mesure de similarit´s e indexation d’images et images m´dicales. e 5
  • 6. Qui suis-je ? Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC, dept. Ge2i Enseignements : math´matiques, e physique, informatique. Recherches (traitement d’images) : reconnaissances de formes mesure de similarit´s e indexation d’images et images m´dicales. e Bureaux : (GE2I) F102 (GMP) C202 6
  • 7. Qui suis-je ? Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC, dept. Ge2i Enseignements : math´matiques, e physique, informatique. Recherches (traitement d’images) : reconnaissances de formes mesure de similarit´s e indexation d’images et images m´dicales. e Bureaux : (GE2I) F102 (GMP) C202 Site/blog : http ://pixel-shaker.fr 7
  • 8. Table des mati`res e 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 8
  • 9. Intro 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 9 4/58
  • 10. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e Magritte 10 5/58
  • 11. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e R.C. James (photographie) 11 6/58
  • 12. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e 12 7/58
  • 13. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e March´ d’esclaves avec apparition du buste invisible de Voltaire - S. Dali e 13 7/58
  • 14. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e photographie Viking 1 du 25 juillet 1976 14 8/58
  • 15. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e Le visage tel qu’il ´tait “avant”! e 15 8/58
  • 16. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e Le visage tel qu’il est ! 16 8/58
  • 17. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e Mona lisa : le syst`me visuel humain comme d´tecteur de visage e e 17 8/58
  • 18. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e Mona lisa : dans le bon sens ! 18 8/58
  • 19. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e 19 9/58
  • 20. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e 20 9/58
  • 21. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e 21 9/58
  • 22. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e 22 9/58
  • 23. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e Parfois les traitements ne concordent pas ! Combient de pattes poss`de un ´l´phant ? e ee 23 9/58
  • 24. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e Parfois les traitements ne concordent pas ! un escalier qui monte ou qui descend ? 24 9/58
  • 25. Intro Traitements dirig´s par donn´es et par concepts e e Ascending and Descending, M.C. Escher (1960) 25 9/58
  • 26. Intro Caract´ristiques du SVH e Les yeux sont constamment en mouvement. 26 10/58
  • 27. Intro Caract´ristiques du SVH e Les yeux sont constamment en mouvement. Nystagmus physiologique, plusieurs mouvements : court et rapide (20 , 30-70Hz) long et oscillatoire lentement sur qq minutes d’arc coups rapides et saccad´s (5’) corrigeant les mouvements lents, . e 27 10/58
  • 28. Intro Caract´ristiques du SVH e Les yeux sont constamment en mouvement. Nystagmus physiologique, plusieurs mouvements : court et rapide (20 , 30-70Hz) long et oscillatoire lentement sur qq minutes d’arc coups rapides et saccad´s (5’) corrigeant les mouvements lents, . e Si le mouvement cesse, les images disparaissents. 28 10/58
  • 29. Intro Caract´ristiques du SVH e La perception prolong´e d’une image laisse des traces qui affectent la perception e ult´rieure. e l’effet est toujours oppos´ ou le compl´ment d’un mouvement, d’une pression e e ou d’une couleur. il existe deux syst`mes antagonistes. e 30 12/58
  • 30. La lumi`re e 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 33 15/58
  • 31. La lumi`re e La lumi`re e Physiquement, lumi`re = Fr´quence + e e Intensit´ e 34 16/58
  • 32. La lumi`re e La lumi`re e Physiquement, lumi`re = Fr´quence + e e Intensit´ e Fr´quence e ⇒ Spectre ´lectromagn´tique e e 35 16/58
  • 33. La lumi`re e La lumi`re e (dB) Physiologie 160 140 120 Seuil douleur - Soleil Physiquement, lumi`re = Fr´quence + e e 100 Intensit´ e Fr´quence e 80 Papier blanc ⇒ Spectre ´lectromagn´tique e e sous eclairage moyen 60 t´l´viseur ee Intensit´ e seuil max ⇒ seuil min = ×1012 40 seuil vision des couleurs 20 0 seuil vision 36 16/58
  • 34. L’oeil 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 37 17/58
  • 35. L’oeil Vue d’ensemble http ://onurbgrafix.com/blog 38 18/58
  • 36. L’oeil Vue d’ensemble 39 18/58
  • 37. La pupille 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 40 19/58
  • 38. La pupille La pupille 41 20/58
  • 39. La pupille La pupille Diam`tre variant entre 2mm et 8mm e 1 ⇒ ∆surface = 16 = 12dB 42 20/58
  • 40. La pupille La pupille Diam`tre variant entre 2mm et 8mm e 1 ⇒ ∆surface = 16 = 12dB ⇒ ne contrˆle donc pas l’intensit´ o e lumineuse, mais 43 20/58
  • 41. La pupille La pupille Diam`tre variant entre 2mm et 8mm e 1 ⇒ ∆surface = 16 = 12dB ⇒ ne contrˆle donc pas l’intensit´ o e lumineuse, mais restreint la LUM aux r´gions centrales du e cristallin et 44 20/58
  • 42. La pupille La pupille Diam`tre variant entre 2mm et 8mm e 1 ⇒ ∆surface = 16 = 12dB ⇒ ne contrˆle donc pas l’intensit´ o e lumineuse, mais restreint la LUM aux r´gions centrales du e cristallin et permet de conserver un bonne profondeur de champ 45 20/58
  • 43. Le cristallin 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 46 21/58
  • 44. Le cristallin Le cristallin 47 22/58
  • 45. Le cristallin Le cristallin compos´ de couches minces superpos´es e e 48 22/58
  • 46. Le cristallin Le cristallin compos´ de couches minces superpos´es e e lentille variable 49 22/58
  • 47. Le cristallin Le cristallin compos´ de couches minces superpos´es e e lentille variable abb´ration sph´rique = distortion vers les e e bords 50 22/58
  • 48. Le cristallin Le cristallin compos´ de couches minces superpos´es e e lentille variable abb´ration sph´rique = distortion vers les e e bords les cellules ne sont pas irrigu´es par le sang e ⇒ approvisionnement faible en nourriture ⇒ mortalit´ progressive des cellules e 51 22/58
  • 49. La r´tine e 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 52 23/58
  • 50. La r´tine e La r´tine e 53 24/58
  • 51. La r´tine e La r´tine e les ´l´ments sensibles sont tourn´s vers ee e l’int´rieur et la sortie est du cot´ de l’oeil e e 54 25/58
  • 52. La r´tine e La r´tine e les ´l´ments sensibles sont tourn´s vers ee e l’int´rieur et la sortie est du cot´ de l’oeil e e ⇒ tache aveugle 55 25/58
  • 53. La r´tine e La r´tine e les ´l´ments sensibles sont tourn´s vers ee e l’int´rieur et la sortie est du cot´ de l’oeil e e ⇒ tache aveugle 56 25/58
  • 54. La r´tine e Voir rouge ! 58 27/58
  • 55. La r´tine e Voir rouge ! sans exposition la r´tine est de couleur e pourpre Rhodopsine = pourpre r´tinien e 59 27/58
  • 56. La r´tine e Voir rouge ! sans exposition la r´tine est de couleur e pourpre Rhodopsine = pourpre r´tinien e r´action chimique : e si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ r´tinine (jaune) e ⇒ vitamine A (incolore) 60 27/58
  • 57. La r´tine e Voir rouge ! sans exposition la r´tine est de couleur e pourpre Rhodopsine = pourpre r´tinien e r´action chimique : e si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ r´tinine (jaune) e ⇒ vitamine A (incolore) la rhodopsine doit se reconstituer ! 61 27/58
  • 58. La r´tine e Voir rouge ! sans exposition la r´tine est de couleur e pourpre Rhodopsine = pourpre r´tinien e r´action chimique : e si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ r´tinine (jaune) e ⇒ vitamine A (incolore) la rhodopsine doit se reconstituer ! => persistence r´tinienne. e 62 27/58
  • 59. La r´tine e Cin´ma - Cin´ma e e 63 28/58
  • 60. La r´tine e En r´alit´ ? e e Optogrammes = image r´tinienne r´cup´r´e sur le cadavre e e ee de grenouille apr`s une forte exposition e 64 29/58
  • 61. La r´tine e En r´alit´ ? e e Optogrammes = image r´tinienne r´cup´r´e sur le cadavre e e ee de grenouille apr`s une forte exposition e Optogramme de lapin (W. Kuhne) ? 65 29/58
  • 62. La r´tine e En r´alit´ ? e e Optogrammes = image r´tinienne r´cup´r´e sur le cadavre e e ee de grenouille apr`s une forte exposition e Le fantasme de l’optogramme fut celui de l’enregistrement direct du meurtre par le corps sur lequel il est perp´tr´. e e Optogramme de lapin (W. Kuhne) ? 66 29/58
  • 63. La r´tine e Cˆnes et les bˆtonnets o a Deux syst`mes visuels qui cohabitent e 67 30/58
  • 64. La r´tine e Cˆnes et les bˆtonnets o a Deux syst`mes visuels qui cohabitent e Bˆtonnets a 125 millions par oeil contiennent le pourpre r´tinien e 500×+ sensible qu’un cˆneo pas d’information de couleur + nombreux en p´riph´rie e e 68 30/58
  • 65. La r´tine e Cˆnes et les bˆtonnets o a Deux syst`mes visuels qui cohabitent e Bˆtonnets a 125 millions par oeil contiennent le pourpre r´tinien e 500×+ sensible qu’un cˆneo pas d’information de couleur + nombreux en p´riph´rie e e Cˆnes o 6 millions par oeil vision de couleurs + nombreux au centre (fovea) 69 30/58
  • 66. La r´tine e Cˆnes et les bˆtonnets : r´partition o a e 70 31/58
  • 67. La r´tine e Cˆnes et les bˆtonnets : r´partition o a e 71 31/58
  • 68. La r´tine e Cˆnes et les bˆtonnets : sensibilit´ o a e 72 32/58
  • 69. La r´tine e Cˆnes et les bˆtonnets : sensibilit´ o a e 73 32/58
  • 70. La r´tine e Quand les couleurs jouent des tours ! Dyschromatopsie = trouble de la vision des couleurs Forme la plus fr´quente : daltonisme e John Dalton (18e) → d´ficience dans les g`nes codant les e e pigments. Vision normale Dichromate Trichromate Rouge protanope protanormal Vert deut´ranope e deut´ranormal e Bleu tritanope tritanormal 74 33/58
  • 71. La r´tine e Quand les couleurs jouent des tours ! Dyschromatopsie = trouble de la vision des couleurs Forme la plus fr´quente : daltonisme e Vision normale John Dalton (18e) → d´ficience dans les g`nes codant les e e pigments. Dichromate Trichromate Rouge protanope protanormal Vision monochromate - cˆnes ou o Vert deut´ranope e deut´ranormal e bˆtonnets uniquement a Bleu tritanope tritanormal 75 33/58
  • 72. La r´tine e Quand les couleurs jouent des tours ! Dyschromatopsie = trouble de la vision des couleurs Forme la plus fr´quente : daltonisme e Vision normale John Dalton (18e) → d´ficience dans les g`nes codant les e e pigments. Dichromate Trichromate Rouge protanope protanormal Vision protanomalie - rouge Vert deut´ranope e deut´ranormal e d´ficient e Bleu tritanope tritanormal 76 33/58
  • 73. La r´tine e Quand les couleurs jouent des tours ! Dyschromatopsie = trouble de la vision des couleurs Forme la plus fr´quente : daltonisme e Vision normale John Dalton (18e) → d´ficience dans les g`nes codant les e e pigments. Dichromate Trichromate Rouge protanope protanormal Vision deuteranomalie - vert Vert deut´ranope e deut´ranormal e d´ficient e Bleu tritanope tritanormal 77 33/58
  • 74. La r´tine e Quand les couleurs jouent des tours ! Dyschromatopsie = trouble de la vision des couleurs Forme la plus fr´quente : daltonisme e Vision normale John Dalton (18e) → d´ficience dans les g`nes codant les e e pigments. Dichromate Trichromate Rouge protanope protanormal Vision triteranomalie - bleu Vert deut´ranope e deut´ranormal e d´ficient e Bleu tritanope tritanormal 78 33/58
  • 75. La r´tine e Quand les couleurs jouent des tours ! Dyschromatopsie = trouble de la vision des couleurs Forme la plus fr´quente : daltonisme e Vision normale John Dalton (18e) → d´ficience dans les g`nes codant les e e pigments. Dichromate Trichromate Rouge protanope protanormal Vision protanope - d´ficience e Vert deut´ranope e deut´ranormal e compl`te du rouge e Bleu tritanope tritanormal 79 33/58
  • 76. La r´tine e Quand les couleurs jouent des tours ! Dyschromatopsie = trouble de la vision des couleurs Forme la plus fr´quente : daltonisme e Vision normale John Dalton (18e) → d´ficience dans les g`nes codant les e e pigments. Dichromate Trichromate Rouge protanope protanormal Vision protanope - d´ficience e Vert deut´ranope e deut´ranormal e compl`te du vert e Bleu tritanope tritanormal 80 33/58
  • 77. La r´tine e Quand les couleurs jouent des tours ! Dyschromatopsie = trouble de la vision des couleurs Forme la plus fr´quente : daltonisme e Vision normale John Dalton (18e) → d´ficience dans les g`nes codant les e e pigments. Dichromate Trichromate Rouge protanope protanormal Vision protanope - d´ficience e Vert deut´ranope e deut´ranormal e compl`te du bleu e Bleu tritanope tritanormal 81 33/58
  • 78. De l’oeil au cerveau 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 82 34/58
  • 79. De l’oeil au cerveau De la r´tine au nerf optique e r´cepteurs : cˆnes et bˆtonnets e o a cellules bipolaires et cellules horizontales cellules ganglionnaires ⇒ axones = nerf optique 83 35/58
  • 80. De l’oeil au cerveau Cheminement du nerf optique 84 36/58
  • 81. De l’oeil au cerveau Cheminement du nerf optique 85 36/58
  • 82. De l’oeil au cerveau Chiasma optique 86 37/58
  • 83. De l’oeil au cerveau Chiasma optique 87 37/58
  • 84. De l’oeil au cerveau Le corps genouill´ lat´ral e e 88 38/58
  • 85. De l’oeil au cerveau Le corps genouill´ lat´ral e e 89 38/58
  • 86. De l’oeil au cerveau Le corps genouill´ lat´ral e e 90 38/58
  • 87. De l’oeil au cerveau Le corps genouill´ lat´ral e e Fonction C-Magno. AB-Parvo. Contraste forte faible Position faible forte Mouvement forte moy. Couleur faible forte Orientation moy. forte 91 38/58
  • 88. De l’oeil au cerveau Cortex visuel 92 39/58
  • 89. De l’oeil au cerveau Cortex visuel 93 39/58
  • 90. De l’oeil au cerveau Cortex visuel 94 40/58
  • 91. De l’oeil au cerveau Cortex visuel V1 et V2 percevoir les formes et les couleurs sans chercher ` les mettre en a relation. 95 40/58
  • 92. De l’oeil au cerveau Cortex visuel V1 et V2 percevoir les formes et les couleurs sans chercher ` les mettre en a relation. les autres combinent les informations sur les couleurs, les formes etc issues de l’aire visuelle primaire. Elles donnent le sens ` l’image a 96 40/58
  • 93. Aspects de la vision 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 98 42/58
  • 94. Aspects de la vision Perception de la brillance 99 43/58
  • 95. Aspects de la vision Bandes de Mach Les contours sont accentu´s e 100 44/58
  • 96. Aspects de la vision Bandes de Mach : explication + activation ` la lumi`re a e ⇒ hyperpolarisation - inhibition ` la lumi`re a e ⇒ depolarisation 101 45/58
  • 97. Aspects de la vision Bandes de Mach : explication D´pla¸ons un r´cepteur le long des bandes e c e 102 46/58
  • 98. Aspects de la vision Bandes de Mach : explication D´pla¸ons un r´cepteur le long des bandes e c e en A : min. de LUM d´tect´e e e en B : max. de LUM d´tect´e e e 103 46/58
  • 99. Aspects de la vision Bandes de Mach : explication D´pla¸ons un r´cepteur le long des bandes e c e en A : min. de LUM d´tect´e e e en B : max. de LUM d´tect´e e e en D : centre (+) peu illumin´, p´riph´rie e e e (-) plus illumin´e e ⇒ r´ponse plus faible que le min. e 104 46/58
  • 100. Aspects de la vision Bandes de Mach : explication D´pla¸ons un r´cepteur le long des bandes e c e en A : min. de LUM d´tect´e e e en B : max. de LUM d´tect´e e e en D : centre (+) peu illumin´, p´riph´rie e e e (-) plus illumin´e e ⇒ r´ponse plus faible que le min. e en C : centre (+) illumin´, p´riph´rie (-) e e e moins illumin´e e ⇒ r´ponse plus forte que le max. e ph´nom´ne d’inhibition lat´rale e e e 105 46/58
  • 101. Aspects de la vision Perception de la brillance : autres exemples 106 47/58
  • 102. Aspects de la vision Perception de la brillance : autres exemples 107 47/58
  • 103. Aspects de la vision Perception de la brillance : autres exemples 108 47/58
  • 104. Aspects de la vision Adaptation au noir 109 48/58
  • 105. Aspects de la vision Perception de l’orientation 110 49/58
  • 106. Aspects de la vision Perception de l’orientation 111 50/58
  • 107. Aspects de la vision Perception du mouvement 112 51/58
  • 108. Aspects de la vision Fonctions perceptives sup´rieures e 113 52/58
  • 109. Aspects de la vision Cellule de la grand-m`re ? e 114 53/58
  • 110. S. Auditif 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 115 54/58
  • 111. S. Auditif Anatomie 1 Pavillon 2 Conduit auditif externe 3 Tympan 4 Chaˆ ossiculaire ıne : a) Marteau b) Enclume c) Etrier 5 Caisse du tympan 6 Trompe d’Eustache 7 Cochl´e (organe de l’audition) e 8 Organe de Corti contenant les cellules cili´es internes et e externes 9 Nerf auditif : nerf cochl´aire et e vestibulaire 10 Appareil vestibulaire (organe de 116 l’´quilibration). e 55/58
  • 112. S. Auditif Cochl´e e elle les amplifie elle les analyse en les dirigeant selon leur fr´quence vers les fibres nerveuses qui lui e sont connect´es, e elle les transforme en un message nerveux interpr´table par le cerveau. e vibrations ´trier (de 16 ` 20 000 Hz) e a ⇒ vibrations des membranes ⇒ Selon la fr´quence des sons envoy´s ` e e a l’oreille, ce n’est pas le mˆme endroit sur la e membrane basilaire qui va vibrer 117 56/58
  • 113. Biblio 1 Introduction 2 La lumi`re e 3 L’oeil 4 La pupille 5 Le cristallin 6 La r´tine e 7 De l’oeil au cerveau 8 Aspects de la vision 9 Le syst`me auditif humain (SVH) e 10 Quelques r´f´rences ee 118 57/58
  • 114. Biblio Ouvrages “Les m´canismes de la vision” collectif, Biblioth`que Pour la Science e , e “Neurosciences cognitives, la biologie de l’esprit” Gazzaniga et al, De Boeck , Universit´ e “Traitement de l’information et comportement humain, une introduction ` la a psychologie”, Lindsay et Norman, Vigot “Trait´ du cerveau”, M. Imbert, Odile Jacob Sciences e “Intelligence”, Jeff Hawkins, Campus Press 119 58/58

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