Etude du rôle de la couleur dans la perception visuelle des scènes naturelles

Investigating the role of color in the visual perception of natural scenes

• Auteur / Autrice : Camille Breuil
• Direction : Nathalie Guyader
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences cognitives, psychologie et neurocognition
• Date : Soutenance le 20/12/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Grenoble Images parole signal automatique (2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Le Callet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Jutten
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Kenneth Knoblauch, Peter Neri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couleur

Perception visuelle

Psychologie cognitive

Achromatopsie

Mots clés libres

Perception visuelle

Vision des couleurs

Scènes naturelles

Description mécanistique

Observateur bayésien

Modèles computationnels

Visual perception

Color vision mechanisms

Natural scenes

Bayesian observer

Computational perception

Résumé

La couleur fait partie intégrante de notre expérience visuelle quotidienne et foisonne dans la représentation que nous avons de notre environnement. Pourtant, les mécanismes qui nous rendent cette information accessible et l'utilité de celle-ci pour la perception visuelle demeurent largement incompris et plusieurs hypothèses ont été émises à ces sujets. La vision des couleurs a été abondamment étudiée à partir de stimuli simples et artificiels mais ces résultats ne peuvent pas trivialement être généralisés au cas de scènes plus complexes, qui nécessitent des investigations spécifiques. C'est cette problématique qui a principalement guidé notre démarche pour ces travaux de thèse.Nous nous sommes attachés à étudier les mécanismes sous-tendant le traitement de l'information de couleur (ou chrominance) et à explorer le rôle de celle-ci dans le cas de la perception de stimuli complexes et écologiquement pertinents tels que les scènes naturelles. Nous proposons pour cela une analyse théorique visant à quantifier la redondance statistique des informations de luminance et de chrominance dans les scènes naturelles. Nous décrivons ensuite une série d'expériences psychophysiques que nous avons menées et développons un modèle d'encodage de l'information et de prise de décision permettant de tester différentes hypothèses mécanistiques concernant le traitement de l'information de chrominance par le système visuel. Enfin nous mettons en évidence le rôle de la couleur dans une tâche spécifique: la classification de contours.L'ensemble de ces travaux permet d'éclairer en partie la compréhension des processus complexes entrant en jeu dans le traitement de l'information de couleur par le système visuel et propose des outils méthodologiques, computationnels et expérimentaux pour l'étude de ces phénomènes perceptifs dans le cas des scènes naturelles.

Color is an essential part of our daily visual experience and abounds in our representation of our environment. However, the mechanisms that make this information available and its usefulness for visual perception remain largely misunderstood and several hypotheses have been put forward on these topics. Color vision has been extensively studied using simple and artificial stimuli, but these results cannot be trivially generalized to more complex scenes, which require specific investigations. It is the main issue that has guided our approach for this thesis work.We focused on studying the mechanisms underlying the processing of color (or chrominance) information and exploring its role in the perception of complex and ecologically relevant stimuli such as natural scenes. To this end, we propose a theoretical analysis to quantify the statistical redundancy of luminance and chrominance information in natural scenes. We then describe a series of psychophysical experiments we have conducted and provide an information encoding and decision-making model to test different mechanistic hypotheses regarding the processing of chrominance information by the visual system. Finally, we highlight the role of color in a specific task: the classification of edges.All of these studies partly shed light on the complex processes involved in the processing of colour information by the visual system and propose methodological, computational and experimental tools for the study of these perceptual phenomena in natural scenes.