Thèse (M.Ps.)--Université Laval, 2002. / Bibliogr.: f. 38-40. Publié aussi en version électronique.

L’autisme est un trouble développemental se caractérisant par des altérations de la socialisation associée à un déficit de la perception des visages et des émotions. Le but de ce travail fut de caractériser chez l’adulte et l’enfant le comportement oculaire lors de la perception de visages émotionnels ou non, et d’identifier les dysfonctionnements chez les sujets avec autisme. Une étude fonctionnelle a aussi été réalisée chez l’adulte lors la perception des visages émotionnels ou non. La maturation de l’exploration visuelle chez le sujet sain a été caractérisée et semble associée à un mécanisme d’expertise. Une altération de la mise en place d’une stratégie appropriée a été observée chez les sujets avec autisme et semble liée à une non focalisation de l’attention sur les zones pertinentes. La perception des émotions n’influencerait pas l’exploration des visages mais induirait un pattern d’activation propre à chaque émotion recrutant des structures impliquées dans des mécanismes miroirs. Chez les sujets avec autisme, les aires normalement impliquées dans le traitement de ces émotions ne s’activent pas, suggérant un dysfonctionnement du système miroir. / Autism is a developmental disorder characterized by socialization troubles associated with a deficit of faces and emotional expressions perception. The aim of our work was to investigate typical development of gaze behaviour during face and emotion expression perception on a wide number of subjects, using an eye tracking system, and a fMRI to identify dysfunction in patients with autism. The work has established on healthy patients, the features of typical maturation of visual exploration during face scanning, which was due to an expertise mechanism. A deterioration of appropriate gaze exploration was observed in subjects with autism. This study revealed that the perception was not influenced by emotional expression but instead induced a pattern of activation of each emotion in healthy subjects. Indeed, a different pattern of activation was observed for each type of emotion. These observations suggest that the perception of emotion would appeal to mechanisms mirrors. In subjects with autism, most of the areas normally involved in the treatment of these emotions are not activated.

Ce mémoire aborde le problème de la détection de visages à partir d'une image compressée. Il touche également à un problème connexe qui est la qualité des standards de compression et l'estimation de celle-ci. Ce mémoire est organisé sous la forme d'une introduction générale sur la détection de visages et de deux articles soumis à des conférences internationales. Le premier article propose une amélioration de la méthode classique pour comparer la qualité de deux standards. Le deuxième propose une méthode de décompression spécialisée pour faire fonctionner le détecteur de visages de Viola-Jones dans le domaine compressé.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Tous les chercheurs conviennent de l'importance de la reconnaissance des expressions faciales d'émotion dans nos échanges quotidiens avec les autres, mais les points de vue diffèrent lorsqu'il s'agit d'en expliquer le développement. Les divergences sont particulièrement marquées quant à la compréhension qu'ont les nourrissons de la signification des expressions faciales des émotions d'autrui au cours de la première année. La présente thèse, qui comporte deux articles, a pour objectif de tenter de cerner le développement des habiletés de reconnaissance des expressions faciales d'émotion chez les nourrissons en observant leurs réactions lors de séances d'interaction libre face à face avec leur mère. Le premier article porte sur les réponses visuelles des nourrissons aux expressions faciales de leur mère. Vingt-cinq nourrissons et leur mère participent à quatre séances d'interaction libre face à face, soit à l'âge de 1 mois, 2,5 mois, 6 mois et 9 mois. Les expressions faciales des mères sont encodées à l'aide du système Max (Izard, 1979). Les résultats montrent que dès l'âge de 1 mois les nourrissons portent davantage attention aux sourires de leur mère qu'à ses haussements de sourcils accompagnés d'un sourire ou à ses expressions neutres. Cette préférence pour les expressions faciales positives s'accentue au cours des mois suivants. Le visage de leur mère suscite également un intérêt marqué chez les nourrissons, en particulier au cours des premiers mois. Le deuxième article porte sur les réponses faciales des nourrissons aux expressions faciales de leur mère. Les expressions faciales des nourrissons pendant les séances d'interaction sont encodées à l'aide du système Max (Izard, 1979). Les résultats montrent que dès l'âge de 1 mois les nourrissons réagissent très rapidement aux changements d'expression faciale de leur mère en modifiant leurs propres expressions faciales. La majorité de leurs réponses contingentes survient dans un intervalle d'au plus une seconde et leur fréquence augmente avec l'âge. Les expressions contingentes neutres dominent, surtout à 1 mois et 2,5 mois. On observe à 6 mois quelques patrons spécifiques de réponses: les nourrissons sourient en réaction aux sourires de leur mère et à ses haussements de sourcils accompagnés d'un sourire. À 9 mois, par contre, leurs réponses sont moins différenciées. Les nourrissons portent une attention marquée au visage de leur mère et à ses sourires dès l'âge de 1 mois. Ils réagissent également aux changements d'expressions faciales de leur mère en modifiant leurs propres expressions faciales, mais sans manifester de réponses faciales différenciées. Comme le soutiennent les tenants de l'approche constructiviste, peu d'indices laissent croire que les nourrissons saisissent à cet âge la signification des expressions faciales qu'ils observent. L'attention portée aux sourires pourrait s'expliquer par leur familiarité. L'intérêt pour les sourires et le visage maternel, qui s'accentue à l'âge de 2,5 mois, pourrait cependant contribuer au développement des habiletés de reconnaissance des expressions faciales d'émotion. À 6 mois, les nourrissons semblent avoir acquis une meilleure compréhension des expressions faciales de leur mère, en particulier de la fonction sociale des sourires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Nourrisson, Émotion, Expression faciale, Réponse visuelle, Réponse faciale, Interaction mère-nourrisson, Reconnaissance des expressions d'émotion.

Variable illumination intensity on unsegmented human face is one of the most challenging problems for reliable face recognition. When the illumination conditions are uncontrolled in a scene, the output of face images will become quite different. We applied a new locally adaptive contrast-invariant filter (LACIF) method in face recognition. Multiplicative and additive transformations of intensity over face images are combined by this filter. And three correlations are calculated by a nonlinear way. The correlation peaks show that LACIF is invariant under a uniform intensity transformation over the face. An extended method based on LACIF is also applied in face recognition. In this method, a linear intensity gradient across the face is considered. A set of basis face images is established. And five correlation planes are combined in a nonlinear way. Thousands of computer simulations are performed to test the face recognition capability. Results show that the discrimination is excellent. We also applied traditional and extended LACIF methods in face recognition with real-world environment. Results with actual experiments demonstrate these methods are effective and robust in real-world face objects. Face recognition is invariant under the intensity transformation. The discrimination capability is good. / Nous avons appliqué une nouvelle méthode de LACIF (locally adaptive contrast-invariant filter ) dans la reconnaissance de visage. Des transformations multiplicatives et additives des images finies de visage d'intensité sont combinées par ce filtre. Les crêtes de corrélation prouvent que LACIF est invariable sous une transformation uniforme d'intensité au-dessus du visage. Une méthode prolongée basée sur LACIF est également appliquée dans la reconnaissance de visage. Dans cette méthode, un gradient linéaire d'intensité à travers le visage est considéré. Un ensemble d'images base de visage est établi. Des milliers de simulations sur ordinateur sont effectués pour examiner les possibilités la reconnaissance de visage. Les résultats prouvent que la discrimination est excellente. Nous avons également appliqué des méthodes traditionnelles et prolongées de LACIF dans la reconnaissance de visage avec l'environnement réel. Les résultats avec des expériences réelles démontrent la reconnaissance de visage est invariable sous la transformation d'intensité.

La présente étude comporte deux expériences qui visent à recueillir des informations concernant le traitement des expressions faciales dans un paradigme de rappel sériel immédiat(RSI} ainsi que sur la nature des représentations cognitives qui leur sont associées. Quarante sujets participent à deux expériences dans lesquelles des expressions faciales sont utilisées dans un paradigme de RSI. Les patrons confusions observées à l'intérieur des tâches de catégorisation sont reproduits à l'intérieur de ces expériences. Ceci pourrait suggérer que certains processus ou représentations soient communs aux deux tâches. Les courbes de positions sérielles observées et l'absence d'effet lorsque l'image utilisée pour le rappel est différente de l'image présentée suggèrent qu'un code verbal soit utilisé pour effectuer la tâche de RSI. Les résultats observés ainsi que leur portée sont discutés.

La présente étude vise à vérifier si 24 bébés âgés de cinq mois sont capables de reconnaître le visage de leur père. Les enfants sont successivement habitués au visage du père et à celui d’un étranger qui lui ressemble. Les résultats suggèrent que les enfants âgés de cinq mois regardent significativement plus longtemps le visage de leur père comparativement à celui de l’étranger. Ces résultats sont comparés avec ceux obtenus dans les différentes études concernant l’habileté des bébés à reconnaître un visage familier.

Au cours de la dernière décennie, la reconnaissance de visage basée sur l’imagerie infrarouge (IR) et en particulier la thermographie IR est devenue une alternative prometteuse aux approches conventionnelles utilisant l’imagerie dans le spectre visible. En effet l’imagerie (visible et infrarouge) trouvent encore des contraintes à leur application efficace dans le monde réel. Bien qu’insensibles à toute variation d’illumination dans le spectre visible, les images IR sont caractérisées par des défis spécifiques qui leur sont propres, notamment la sensibilité aux facteurs qui affectent le rayonnement thermique du visage tels que l’état émotionnel, la température ambiante, la consommation d’alcool, etc. En outre, il est plus laborieux de corriger l’expression du visage et les changements de poses dans les images IR puisque leur contenu est moins riche aux hautes fréquences spatiales ce qui représente en fait une indication importante pour le calage de tout modèle déformable. Dans cette thèse, nous décrivons une nouvelle méthode qui répond à ces défis majeurs. Concrètement, pour remédier aux changements dans les poses et expressions du visage, nous générons une image synthétique frontale du visage qui est canonique et neutre vis-à-vis de toute expression faciale à partir d’une image du visage de pose et expression faciale arbitraires. Ceci est réalisé par l’application d’une déformation affine par morceaux précédée par un calage via un modèle d’apparence active (AAM). Ainsi, une de nos publications est la première publication qui explore l’utilisation d’un AAM sur les images IR thermiques ; nous y proposons une étape de prétraitement qui rehausse la netteté des images thermiques, ce qui rend la convergence de l’AAM rapide et plus précise. Pour surmonter le problème des images IR thermiques par rapport au motif exact du rayonnement thermique du visage, nous le décrivons celui-ci par une représentation s’appuyant sur des caractéristiques anatomiques fiables. Contrairement aux approches existantes, notre représentation n’est pas binaire ; elle met plutôt l’accent sur la fiabilité des caractéristiques extraites. Cela rend la représentation proposée beaucoup plus robuste à la fois à la pose et aux changements possibles de température. L’efficacité de l’approche proposée est démontrée sur la plus grande base de données publique des vidéos IR thermiques des visages. Sur cette base d’images, notre méthode atteint des performances de reconnaissance assez bonnes et surpasse de manière significative les méthodes décrites précédemment dans la littérature. L’approche proposée a également montré de très bonnes performances sur des sous-ensembles de cette base de données que nous avons montée nous-mêmes au sein de notre laboratoire. A notre connaissance, il s’agit de l’une des bases de données les plus importantes disponibles à l’heure actuelle tout en présentant certains défis. / Over the course of the last decade, infrared (IR) and particularly thermal IR imaging based face recognition has emerged as a promising complement to conventional, visible spectrum based approaches which continue to struggle when applied in the real world. While inherently insensitive to visible spectrum illumination changes, IR images introduce specific challenges of their own, most notably sensitivity to factors which affect facial heat emission patterns, e.g., emotional state, ambient temperature, etc. In addition, facial expression and pose changes are more difficult to correct in IR images because they are less rich in high frequency details which is an important cue for fitting any deformable model. In this thesis we describe a novel method which addresses these major challenges. Specifically, to normalize for pose and facial expression changes we generate a synthetic frontal image of a face in a canonical, neutral facial expression from an image of the face in an arbitrary pose and facial expression. This is achieved by piecewise affine warping which follows active appearance model (AAM) fitting. This is the first work which explores the use of an AAM on thermal IR images; we propose a pre-processing step which enhances details in thermal images, making AAM convergence faster and more accurate. To overcome the problem of thermal IR image sensitivity to the exact pattern of facial temperature emissions we describe a representation based on reliable anatomical features. In contrast to previous approaches, our representation is not binary; rather, our method accounts for the reliability of the extracted features. This makes the proposed representation much more robust both to pose and scale changes. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated on the largest public database of thermal IR images of faces on which it achieves satisfying recognition performance and significantly outperforms previously described methods. The proposed approach has also demonstrated satisfying performance on subsets of the largest video database of the world gathered in our laboratory which will be publicly available free of charge in future. The reader should note that due to the very nature of the feature extraction method in our system (i.e., anatomical based nature of it), we anticipate high robustness of our system to some challenging factors such as the temperature changes. However, we were not able to investigate this in depth due to the limits which exist in gathering realistic databases. Gathering the largest video database considering some challenging factors is one of the other contributions of this research.