Vergence tracking: a tool to assess oculomotor performance in stereoscopic displays

Oculomotor conflict induced between the accommodative and vergence components in stereoscopic displays represents an unnatural viewing condition. There is now some evidence that stereoscopic viewing may induce discomfort and changes in oculomotor parameters. The present study sought to measure oculomotor performance during stereoscopic viewing. Using a 3D stereo setup and an eye-tracker, vergence responses were measured during 20-min exposure to a virtual visual target oscillating in depth, which participants had to track. The results showed a significant decline in the amplitude of the in-depth oscillatory vergence response over time. We propose that eye-tracking provides a useful tool to objectively assess the timevarying alterations of the vergence system when using stereoscopic displays

La signature spatiale de l'objet : une information essentielle pour la localisation de cibles dans une scène naturelle

Giraudet Guillaume, Roumes Corinne. 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

La perception de l'espace multisensoriel appréhendée par l'étude de la fusion visuo-auditive (les effets de la dissociation des référentiels spatiaux)

Les effets de la dissociation des référentiels spatiaux sur la perception de l'espace multimodal sont évalués au moyen d'une tâche de fusion Visuo-Auditive (VA). Une étude princeps de fusion VA (Godfroy et al., 2003) révèle une organisation symétrique de l'espace par rapport au plan sagittal médian. Les systèmes sensoriels visuel et auditif codent l information spatiale dans des référentiels différents, oculo-centré pour la vision et céphalo-centré pour l'audition. Une première expérimentation montre que la dissociation des référentiels unimodaux, engendrée par une fixation visuelle latérale provoque un décalage de l'espace de fusion VA dont l'axe de symétrie s'établit en position intermédiaire entre l'orientation de la tête et du regard. Cet effet est reproduit dans une 2e expérimentation effectuée dans l obscurité. Ce résultat conduit à proposer une prise en compte simultanée de la position de la tête et des yeux pour la présentation d'information VA. Pour contourner cette contrainte de conception, une 3e expérimentation analyse l'influence d'indices visuels structurant l'espace allocentré sur la fusion VA. L'effet de dissociation des référentiels spatiaux égocentrés sur la fusion VA est retrouvé, il est robuste et régulier, peu dépendant de l'environnement. La nature intégrative du processus de fusion VA est confirmée, sa résultante perceptive dépend du codage spatial de chacune des modalités. Le référentiel VA n'apparait pas comme le fruit d'une transformation incomplète d'une représentation crânio-centré vers une représentation oculocentrée mais, comme le suggèrent les données de l'électrophysiologie (Snyder, 2005), comme une représentation idiosyncratique de l espace.Frames of reference dissociation effect on the multisensory space is estimated in a Visual-Auditory (VA) fusion task. Godfroy et al. (2003), showed that there is a symmetrical organization of the VA space relative to the mid sagittal plane. Spatial information is coded differently in visual and auditory sensory systems, eye-centred for vision, head-centred for audition. A first experiment shows a reference frame dissociation effect, VA fusion space is symmetrically organized relative to an intermediary axis inbetween head and eye position when fixation cross is laterally shifted. In a 2nd experiment in total darkness, this effect is also found. Hence, head and eye position for VA information displays need to be accounted for. To bypass this eye position effect, a third experiment investigates allocentric visual cues influence. Again, multisensory space perception still depends on the eye-in-head position. The dissociation of egocentric reference frames effect on VA fusion is robust and regular, visual cues provided by the environment are not so relevant.These results confirm that VA fusion is an integrative phenomenon; it depends on the spatial coding of each sensory modality. VA reference frame seems not to reflect an intermediate stage in a reference frame transformation from head-centred to eye-centred, but rather as electrophysiological data proposed (Snyder, 2005), an idiosyncratic representation of space.ST DENIS-BU PARIS8 (930662101) / SudocSudocFranceF

L'impact des dispositifs de visualisation en relief sur les composantes oculomotrices d accommodation et de vergence

L émergence des dispositifs de visualisation en relief fait naître une problématique oculomotrice nouvelle. Le comportement oculomoteur, durant l exposition à ces dispositifs, diffère de celui ayant cours en vision naturelle. L accommodation (A), permettant d ajuster la netteté, devient en conflit avec la vergence, permettant d aligner le regard sur l objet virtuel. L implication de l Homme et la manière dont son système oculomoteur est capable de faire face à ce conflit sont sous-exploitées et peu connues. Cette thèse étudie l impact d un conflit A/V sur le système oculomoteur au travers de trois études. Une première étude méthodologique détermine l impact de différents types de mesures sur l évaluation des paramètres oculomoteurs. Plusieurs paramètres oculomoteurs ont été évalués suivant une méthode de laboratoire et une méthode clinique. Les résultats montrent que la répétabilité des tests et la concordance entre les divers types de mesures sont très variables d un paramètre oculomoteur à l autre. Deux études ont ensuite été menées afin d analyser les modifications engendrées par des conflits A/V. Le paradigme utilisé était du type pré-post exposition et portait sur plusieurs paramètres oculomoteurs critiques lors d un conflit A/V. L étude menée sur l hyper relief, créant un conflit partiel entre A et V, montre que le système oculomoteur est capable de s adapter de manière globale. L étude menée sur la visualisation stéréoscopique, créant une dissociation totale entre les composantes A et V, pointe l existence d une adaptation oculomotrice très dépendante de la stimulation et encourage la poursuite de la compréhension de ce processus. Les travaux réalisés clarifient les connaissances sur le système oculomoteur dans le cadre spécifique du conflit A/V et amorcent la compréhension de l impact des dispositifs de visualisations en relief sur le système oculomoteur.Development of the stereoscopic devices gives rise to new oculomotor problems. During exposure to these devices, oculomotor's behaviour differs from that during natural vision. Accommodation (A), allowing to obtain a clear image of the object looked at, becomes in conflict with vergence, allowing to align the eyes on the virtual object. The involvement of Human and how the oculomotor system is able to deal with this oculomotor conflict are under-exploited and little known. This thesis examines the impact of the A/V conflict on the oculomotor system through three studies. A first methodological study determines the impact of different types of measurements on the evaluation of oculomotor parameters. Several oculomotor parameters were assessed using various a laboratory and clinical method. The results show that the repeatability of the tests and the agreement between methods greatly vary. Two studies were then conducted to identify and understand the changes caused by A/V conflict generated by stereoscopy and hyper relief. The paradigm used was a pre-post exposure paradigm on several oculomotor parameters especially involved in stereoscopic viewing. The study on hyper relief, creating a partial conflict between the A and V components, shows that the oculomotor system is able to globally adapt. The study on the stereoscopic viewing, creating a total dissociation between the A and V components, shows the existence of an oculomotor adaptation highly dependent on the stimulation and encourages further understanding of this process. The work helps to clarify the knowledge of the oculomotor system in the specific context of A/V conflict and begins the understanding of the impact of stereoscopic displays on the oculomotor system.ST DENIS-BU PARIS8 (930662101) / SudocSudocFranceF

Cooperative Perception in Multisensor Environment: the Case of the Tigre Helicopter

How do Tigre pilots build a coherent situation awareness (SA) of the night world through their multiple sensors (IR and I2)? These bring numerous opportunities for pilots to misunderstand each other because of field of view (FOV), wavelength spectrum and point of view differences. After a brief review of the literature on how operators build an SA of the world, we present the field project developed to analyze the impact of sensor commonality and diversity. Realistic situations are recorded to witness how Tigre pilots create a mental model of the situation and develop a collaborative strategy. Crew co-construction of sense is considered through verbal and Human Machine Interface (HMI) mediated exchanges

Conception of a psychovisual experiment for taking into account the information from different sensors images

International audienceTo perform tasks, such as detection or recognition of objects in natural environment by day or by night, it is possible to use images acquired from different sensors: natural images, thermal images from infrared sensor or images acquired during the night with light intensifier. Our goal is to improve the efficiency of operators performing these tasks by providing a synthetic image made from different sensors that will enhance the information content of each sensor. First we have to know the image characteristics we use: edges detection and spatial frequencies are statistically analyzed. They show the differences between the image sensors. Then we have to understand which information is important for the observer, from each sensor, for a given task. To obtain this knowledge, we have developed a psychovisual experiment to discriminate vehicles, by using the method of [Gosselin, Schyns, 2001, Vision Research 41, 2261-2271]. Stimuli presented to the observers are constructed by filtering the original image at different scales and multiplied by Gaussian “bubbles” that partially obscure the signal [Lelandais, Plantier, BIOSIGNALS2013, Spain]. The results of the psychovisual experiment give the number of bubbles necessary to perform the task and to determine the useful parts of vehicles for their discrimination

Analyse morphologique et fonctionnelle de l'accommodation

Pour assurer une vision nette dans tous les plans de l espace, le cristallin doit accommoder en fonction de la distance de l objet observé. La faculté d accommoder diminue avec l âge pour aboutir à sa perte définitive, la presbytie. La cause de cette altération physiologique entraînant un déficit de la vision de près est restée longtemps ignorée. De ce fait, le seul mode de correction de la presbytie reste optique. L analyse bibliographique confirme la théorie de l accommodation et de la presbytie telle qu elle a été proposée par von Helmotz. L objectif de cette étude est de confirmer cette théorie et de proposer un protocole permettant d évaluer les nouveaux systèmes de compensation de l accommodation. L étude porte sur un groupe de volontaires sains (avec autorisation du Comité de Protection des Personnes). La procédure se déroule en 2 phases, la première compare les valeurs réfractives et les capacités accommodatives avec une évaluation de la fonction de sensibilité au contraste. La deuxième phase recherche des modifications anatomiques en IRM dans les mêmes situations visuelles. La phase pharmacologique teste le système au-delà de la part physiologique et sa capacité résiduelle anatomique. Les images recueillies constituent des éléments exploitables montrant les modifications liées à l âge des structures du segment antérieur au cours de l accommodation. La mise en relation de ces caractéristiques morphologiques avec les données réfractives et fonctionnelles a permis d étudier le profil évolutif de la presbytie. La compréhension de la physiologie accommodative permet de traiter ou de développer des thérapeutiques. Une meilleure connaissance de l interaction des structures oculaires aide au développement d un modèle d implant intraoculaire, véritable phako erzats, visant à restaurer l accommodation.To assure a good vision in all plans of the space, the crystalline must focus according to the distance of the target. The faculty to focus diminishes with age to lead to its final loss, presbyopia. The reason of this physiological impairment drawing away a deficit of near vision has remained for a long time ignored. Consequently, the only mode of correction for presbyopia remains optical devices. The bibliographic analysis confirms the theory of accommodation and presbyopia such as it was offered. The objective of this study is to confirm this theory and to offer a protocol allowing an evaluation of the new systems of compensation of accommodation. Study concerns a group of healthy volunteers (with approval of the Committee of Protection of the Persons). Procedure followed 2 steps; the first one compares the refractive stocks and the accommodative capacities with a functional valuation of the contrast. The second one researches anatomic modifications by MRI with stimulation in the same visual conditions than first step. Pharmacologic step tests the system beyond the physiological part and its anatomic residual capacity. Pictures constitute exploitable elements showing modifications linked at the age of structures of the anterior segment in the course of accommodation. The comparison of these morphological characteristics between refractive and functional data allowed to study the progressive contour of presbyopia. Comprehension of accommodative physiology allows to treat or to develop therapeutics. A better knowledge of the correlation of external oculomotor structures helps to the developpement of a new model of intra ocular lens, true phako-erzats, aiming at restoring accommodation.ST DENIS-BU PARIS8 (930662101) / SudocSudocFranceF