Abstracts Category : Other

Formal models of visual perception based on cortical architectures : Modles formels de la perception visuelle bass sur des architectures corticales

by Marta Favali

Lobjectif de cette thse est de dvelopper des modles mathmatiques de perception visuelle bass sur des architectures corticales et de les appliquer pour reproduire des expriences phnomnologiques ainsi que pour traiter des images naturelles. Nous nous concentrons sur les tches de vision de bas niveau et nous sommes intresss par le problme du groupement et de lindividuation des units perceptives. Nous ferons face au problme de la reconstruction des figures illusoires et de la dtection des vaisseaux rtiniens dans les images optiques. Ensuite, nous considrerons le problme du codage et du dcodage de lactivit crbrale du cortex visuel obtenue par Imagerie par Rsonance Magntique fonctionnelle (IRMf). Ceci permet destimer la structure du cortex dun patient spcifique et ventuellement de reconstruire le stimulus visuel de lactivit IRMf, dans une stratgie de lecture du cerveau. La distinction entre notre approche et ltat de la littrature consiste utiliser des modles neuromathmatiques du cortex comme connaissance a priori pour rgulariser la structure estime. Mme si cest un objectif long terme, nous proposons une premire approche pour amliorer les rsultats dans ce domaine. Lensemble du travail de cette thse a t dvelopp en tenant compte des rsultats de la phnomnologie de la perception et des rsultats de la neurophysiologie. Dans le domaine de la phnomnologie de la perception, au dbut du sicle dernier, la thorie de la psychologie de la Gestalt a dfini lintgration des contours et en particulier Wertheimer [1938], Kohler [1947], Kofka [1935] ont dfini le regroupement des lois de perception. Celles-ci sont cruciales dans la construction dobjets visuels : les lments avec des caractristiques en commun peuvent tre regroups pour former un nouvel objet visuel plus grand. Des expriences psychophysiques ont t proposes pour mesurer les paramtres quantitatifs de ces lois. Un intrt particulier de cette thse est le concept de champ dassociation introduit par Field et al. [1993] lequel code diffrents principes de la Gestalt (dont la bonne continuation et la proximit).Ces auteurs ont montr que la co-linarit de stimulus et la co-circularit jouent un rle important dans la caractristique du groupement. Leur tude a montr comment les chances de percevoir un chemin curviligne taient leves si lorientation de ses lments tait tangente ce chemin. Dautre part, en neurophysiologie, une grande quantit dexpriences confirment que le problme du groupement et de dtection des contours est effectu par le cortex visuel primaire (V1) [Hubel, 1995]. Un cadre mathmatique, bas sur les instruments diffrentiels, a t introduit pour formaliser ces rsultats. Les premiers modles gomtriques sont dus Koenderink and van Doorn... The objective of this thesis is to develop mathematical models of visual perception based on cortical architectures and to apply them to reproduce phenomenological experiments and to process natural images. We primarly focus on lowAdvisors/Committee Members: Citti, Giovanna (thesis director), Sarti, Alessandro (thesis director).