Proposition de thèse - Une approche interdisciplinaire de l'attention visuelle

Publié le par ANAE

Proposition de thèse

Une approche interdisciplinaire de l'attention visuelle

Contexte : L’attention visuo-spatiale peut être définie comme un processus modulant le traitement de l’information sensoriel d’une partie de notre environnement pour en faciliter l’analyse (Posner et al. 1990). Nous décodons ainsi notre environnement « visuel » à partir d’une succession de fovéation, déplaçant (saccades) ou fixant (fixations) notre attention sur des détails significatifs en formant ainsi un chemin de balayage (scanpath). Les déplacements attentionnels sont influencés par des mécanismes bottom-up, qui orientent l’attention en fonction de certaines caractéristiques visuelles (couleur, mouvement…). L’attention est également modulée par des mécanismes top-down comme la motivation, l’expérience ou l’humeur. L’enregistrement et l’analyse des mouvements oculaires est ainsi devenue une fenêtre sur le cerveau, pouvant révéler à la fois des informations sur les processus cognitifs en cours (lecture, conduite automobile…) mais également sur la personnalité (âge, sexe, maladie…).

Les modèles informatiques ou computationnels qui permettent de simuler l’attention visuelle peuvent être appliquées dans une grande diversité de domaines. Ils sont utilisés depuis de nombreuses années afin d’optimiser au mieux les algorithmes de traitement ou de transmission de l’information par rapport à la perception humaine. On peut citer divers exemples dans le domaine de la communication multimédia comme par exemple la compression sélective de vidéos en fonction de la saillance des éléments à encoder (Chen et al. 2009), l’optimisation du codage source par une protection sélective de certaines zones d’intérêt saillantes (Boulos et al. 2009), le recadrage automatique d’images et vidéos (Le Meur et al. 2006, Perreira Da Silva et al. 2012) ou l’estimation objective de la qualité d’images et de vidéos (Engelke et al. 2011). La modélisation de l’attention visuelle est également un élément clé pour les applications interactives modernes (jeux, réaliste virtuelle, etc.) car elle permet de régler différents problèmes liés à l’affichage 3D (réduction de l’inconfort visuel (Huynh-Thu et al. 2011), optimisation des contenus par flou sélectif (Hillaire et al. 2008), etc.) mais elle permet surtout de simuler un comportement oculaire (regard) crédible pour des agents virtuels plus réalistes (Kokkinara et al. 2011).

Objectif de la thèse : Le projet vise à améliorer nos connaissances fondamentales des mécanismes d’attention visuelle au travers d’une approche interdisciplinaire originale en croisant notamment disciplines signal, informatique et santé. Les modèles d’attention visuelle permettent de prédire les zones attirées par le regard humain dans les images. Une telle connaissance est particulièrement utile pour améliorer les systèmes d’interaction (compression intelligente, gestion du confort visuel en réalité virtuelle, reformatage de contenus, …) et les méthodes / outils de réhabilitation visuelle en cas de handicap. Le projet propose de revisiter les paradigmes et modélisations usuels via une approche exploratoire combinant informatique, recherche clinique et neurosciences (collaboration entre l’équipe IVC de l’IRCCyN et le service d’ophtalmologie du CHU de Nantes permettant un accès direct pour étudier l’attention de patients).

Profil du candidat : Compte tenu de l'interdisciplinarité du projet, plusieurs types de profil sont acceptés (informatique, signal, vision par ordinateur, science de la vision, neurosciences...) avec une curiosité pour d'autres disciplines. En particulier, pour les profils plutôt informatiques, un intérêt pour les expérimentations avec des humains est vivement conseillée. Pour les profils neurosciences / science de la vision, un intérêt pour le traitement du signal / des image ou la modélisation informatique des mécanismes perceptifs seront particulièrement appréciés.

Le co-encadrement de la thèse par une équipe pluridisciplinaire permettra d'assurer le développement de ces deux axes. Si le principe de la thèse est d'étudier l'attention visuelle chez le patient, et de revisiter les modèles en fonction de ces données nouvelles, les objectifs précis de ce travail seront modulés en fonction du profil du candidat.

L'équipe : L’IRCCyN est une unité mixte du CNRS (UMR 6597) rattachée à trois tutelles locales : l’Université de Nantes, l’Ecole Centrale de Nantes et l’Ecole des Mines de Nantes. L’institut compte environ 250 personnes réparties dans 13 équipes de recherche. L’équipe Image et Vidéo Communications (IVC), qui comprend 36 personnes est l’une de ces équipes. Ses activités concernent l’analyse et le traitement des données multimédia. Depuis 20 ans, l’équipe a développé une expertise internationale dans le domaine de la perception visuelle et ses applications en traitement des images et des vidéos. Ceci inclut en particulier la mesure de la Qualité d’Experience (QoE). L’équipe dispose de locaux dédiés et de nombreux équipements afin de réaliser des études expérimentales qui permettent de proposer une plateforme ouverte (salles expérimentales dédiées, interfaces de test, outils de mesure, serveurs, panels d’observateurs…) pour des projets, entreprises ou instances de standardisation. L’équipe est l’un des acteurs clé du Video Quality Experts Group (VQEG) et a également récemment été impliqué de manière importante dans l’action COST QUALINET (Quality of Experience of Multimedia services) à travers le pilotage de certains groupes de travail.

Personnes impliquées

  • à l'IRCCyN: Patrick LE CALLET et Matthieu PERREIRA DA SILVA
  • Le service d’ophtalmologie du Centre Hospitalo-Universitaire de Nantes répond à sa triple mission de soins, d’enseignement et de recherche. Le service est un centre de référence de la prise en charge des pathologies oculomotrices, des pathologies rétiniennes (incluant la dégénérescence maculaire liée à l’âge DMLA) et le glaucome, avec 30000 consultations et 3000 procédures chirurgicales chaque année. L’équipe inclut 12 médecins, 8 orthoptistes et 20 internes de spécialité ophtalmologique. Au sein du service, le CIC d’ophtalmologie fait partie du CIC biothérapies CBT 0503, spécialisé dans le recherche clinique à visée ophtalmologique (http://www.cicnantes.fr). Il est actuellement impliqué dans un grand nombre d’essais cliniques ophtalmologiques (5 Recherches Non-Interventionnelles ou Observationnelles, 1 essai de phase I, 2 essais de phase II, 6 essais de phase III) avec des promoteurs institutionnels ou industriels. Il est également prestataire de service pour d’autres unités de recherche qui ont besoin d’un soutien spécifiquement ophtalmologique (actuellement 16 essais cliniques non-ophtalmologiques).
  • Personne impliquée au service ophtalmologique du CHU : Pierre LEBRANCHU

Contact : Les candidats intéressés par cette thèse doivent envoyer leur CV et lettre de motivation à pierre.lebranchu@chu-nantes.fr ET matthieu.perreiradasilva@univ-nantes.fr . Des éléments complémentaires (relevés de notes, classement, recommandations, etc.) pourront être demandés, uniquement après un premier examen du CV et de la lettre de motivation.

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