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De nos jours, avec le développement des nouvelles technologies multimédia, la recherche d’images basée sur le contenu visuel est un sujet de recherche en plein essor avec de nombreux domaines d'application: indexation et recherche d’images, la graphologie, la détection et le suivi d’objets... Un des modèles les plus utilisés dans ce domaine est le sac de mots visuels qui tire son inspiration de la recherche d’information dans des documents textuels. Dans ce modèle, les images sont représentées par des histogrammes de mots visuels à partir d'un dictionnaire visuel de référence. La signature d’une image joue un rôle important car elle détermine la précision des résultats retournés par le système de recherche.Dans cette thèse, nous étudions les différentes approches concernant la représentation des images. Notre première contribution est de proposer une nouvelle méthodologie pour la construction du vocabulaire visuel en utilisant le gain d'information extrait des mots visuels. Ce gain d’information est la combinaison d’un modèle de recherche d’information avec un modèle d'attention visuelle.Ensuite, nous utilisons un modèle d'attention visuelle pour améliorer la performance de notre modèle de sacs de mots visuels. Cette étude de la saillance des descripteurs locaux souligne l’importance d’utiliser un modèle d’attention visuelle pour la description d’une image.La dernière contribution de cette thèse au domaine de la recherche d’information multimédia démontre comment notre méthodologie améliore le modèle des sacs de phrases visuelles. Finalement, une technique d’expansion de requêtes est utilisée pour augmenter la performance de la recherche par les deux modèles étudiés. / Nowadays, along with the development of multimedia technology, content based image retrieval (CBIR) has become an interesting and active research topic with an increasing number of application domains: image indexing and retrieval, face recognition, event detection, hand writing scanning, objects detection and tracking, image classification, landmark detection... One of the most popular models in CBIR is Bag of Visual Words (BoVW) which is inspired by Bag of Words model from Information Retrieval field. In BoVW model, images are represented by histograms of visual words from a visual vocabulary. By comparing the images signatures, we can tell the difference between images. Image representation plays an important role in a CBIR system as it determines the precision of the retrieval results.In this thesis, image representation problem is addressed. Our first contribution is to propose a new framework for visual vocabulary construction using information gain (IG) values. The IG values are computed by a weighting scheme combined with a visual attention model. Secondly, we propose to use visual attention model to improve the performance of the proposed BoVW model. This contribution addresses the importance of saliency key-points in the images by a study on the saliency of local feature detectors. Inspired from the results from this study, we use saliency as a weighting or an additional histogram for image representation.The last contribution of this thesis to CBIR shows how our framework enhances the BoVP model. Finally, a query expansion technique is employed to increase the retrieval scores on both BoVW and BoVP models.

La présente thèse du domaine de la « Perception Bio-inspirée » se focalise plus particulièrement sur l’Attention Visuelle Artificielle et la Saillance Visuelle. Un concept de l’Attention Visuelle Artificielle inspiré du vivant, conduisant un modèle d’une telle attention artificielle bio-inspirée, a été élaboré, mis en œuvre et testé dans le contexte de la robotique autonome. En effet, bien qu’il existe plusieurs dizaines de modèles de la saillance visuelle, à la fois en termes de contraste et de cognition, il n’existe pas de modèle hybridant les deux mécanismes d’attention : l’aspect visuel et l’aspect cognitif.Pour créer un tel modèle, nous avons exploré les approches existantes dans le domaine de l’attention visuelle, ainsi que plusieurs approches et paradigmes relevant des domaines connexes (tels que la reconnaissance d’objets, apprentissage artificiel, classification, etc.).Une architecture fonctionnelle d’un système d’attention visuelle hybride, combinant des principes et des mécanismes issus de l’attention visuelle humaine avec des méthodes calculatoires et algorithmiques, a été mise en œuvre, expliquée et détaillée.Une autre contribution majeure du présent travail doctoral est la modélisation théorique, le développement et l’application pratique du modèle d’Attention Visuelle bio-inspiré précité, pouvant constituer un socle pour l’autonomie des systèmes robotisés d’assistance.Les études menées ont conclu à la validation expérimentale des modèles proposés, confirmant la pertinence de l’approche proposée dans l’accroissement de l’autonomie des systèmes robotisés – et ceci dans un environnement réel / Dealing with the field of "Bio-inspired Perception", the present thesis focuses more particularly on Artificial Visual Attention and Visual Saliency. A concept of Artificial Visual Attention, inspired from the human mechanisms, providing a model of such artificial bio-inspired attention, was developed, implemented and tested in the context of autonomous robotics. Although there are several models of visual saliency, in terms of contrast and cognition, there is no hybrid model integrating both mechanisms of attention: the visual aspect and the cognitive aspect.To carryout such a model, we have explored existing approaches in the field of visual attention, as well as several approaches and paradigms in related fields (such as object recognition, artificial learning, classification, etc.).A functional architecture of a hybrid visual attention system, combining principles and mechanisms derived from human visual attention with computational and algorithmic methods, was implemented, explained and detailed.Another major contribution of this doctoral work is the theoretical modeling, development and practical application of the aforementioned Bio-inspired Visual Attention model, providing a basis for the autonomy of assistance-robotic systems.The carried out studies and experimental validation of the proposed models confirmed the relevance of the proposed approach in increasing the autonomy of robotic systems within a real environment

O processamento visual se dá por duas vias, Dorsal (localização/movimento) mobilizada por TRS (tempo de reação simples), e Ventral (forma/cor) mobilizada por TER (tempo de reação escolha). Apresentamos uma nova abordagem para se investigar a distribuição dos recursos atencionais. Os métodos psicofísicos vigentes amostram repetidas vezes poucos pontos. Optou-se por amostrar muitos pontos na tela do computador poucas vezes, obtendo-se amostragem de uma grande área. Obteve-se um mapa de detalhamento da distribuição atencional. Experimentos de atenção voluntária: I. Tarefa de TRS, mobilizando a via Dorsal. Na situação de atenção difusa. II. TRE, mobilizando a via Ventral. Os estímulos possíveis diferiam na cor e foram respondidos ao se pressionar um botão, atenção difusa. III. TRE, focando-se a atenção em duas molduras, caracterizando atenção dividida. Os resultados demonstraram um favorecimento do hemicampo inferior para a TRS e um favorecimento do hemicampo superior para TER. Apareceram dois focos na atenção dividida fortalecendo a hipótese da divisão atencional. / Visual processing has two pathways: Dorsal (localization/movement) mobilized for Simple Reaction Time tasks (SRT); Ventral (shape/color) mobilized for Choice Reaction Time tasks (CRT). We presented an approach to investigate visual attentional resources. Usual psychophysical methods sample many times few points. We opted to sample many points few times aiming to enlarge the sampled visual field. It was obtained major details of the attentional distribution. Voluntary attention task: I. SRT, for Dorsal pathway. Stimuli were different in color answered triggering a button, in a diffusion attention paradigm. II. CRT, for Ventral pathway. Stimuli were two different color answered by triggering a button for each color in a diffuse paradigm. III. CRT, experimental subject instructed to focus attention in two frames for a splitted attention paradigm. Results showed anisotropy in the diffuse attention distribution, favouring the lower hemifield for SRT and superior hemifield for CRT. The splitted attention paradigm evidenced the presence of two attentional focuses.

Devido ao alto número de propagandas que um consumidor é exposto em um único dia, torna-se fundamental que as empresas produzam anúncios que atinjam de forma efetiva seu público-alvo. Um anúncio precisa chamar a atenção de uma pessoa e, ainda, impactar em suas atitudes. Ressalta-se que fatores como gênero e nível de envolvimento do consumidor são variáveis que impactam na atenção dedicada a um anúncio e nas ações posteriores a este. Ainda, a forma como o anúncio é elaborado, ou seja, o tipo de anúncio, pode interferir nas reações dos consumidores. Este estudo teve por objetivo identificar como diferentes tipos de anúncio, sejam estes direcionados ao público masculino, feminino ou neutros impactam na atenção visual e nas atitudes em relação a estes anúncios e, também, como o gênero e o nível de envolvimento influenciam nessa relação. Através de um pré-teste, foram selecionadas seis imagens para compor o estudo. Através de um experimento, os participantes foram divididos em três grupos e submetidos a visualização de um dos tipos de anúncio escolhido. A coleta de dados foi dada por meio do eye-tracking e de questionários e os dados foram analisados por meio da análise fatorial, testes de hipótese e complementados com estatística descritiva. Foi identificado que o tipo de anúncio impacta na atenção visual e nas atitudes em relação ao anúncio. Em relação às variáveis moderadoras do estudo, foi visto que o gênero impacta apenas nas respostas dos anúncios considerados masculinos e que, de forma mais evidente, o nível de envolvimento impacta nas respostas dos anúncios, principalmente nas atitudes em relação ao anúncio / Due to the high number of advertisements that a consumer is exposed in a single day, it is critical that companies produce ads that effectively reach their target audience. An ad needs to catch a person\'s attention and still impact their attitudes. It should be noted that factors such as gender and level of consumer involvement are variables that impact on the attention devoted to an ad and on the actions subsequent to it. Yet, the way the ad is designed, that is, the type of ad, can interfere with consumer reactions. The purpose of this study was to identify how different types of advertisements, whether directed at the male, female or neutral public, impact on visual attention and attitudes towards these ads, and how gender and level of involvement influence this relationship. Through a pre-test, six images were selected to compose the study. Then, through an experiment, the participants were divided into three groups and submitted to the visualization of one of the chosen ad types. Data were collected through eye-tracking and questionnaires and the data were analyzed through factorial analysis, hypothesis tests and complemented with descriptive statistics. It has been identified that the type of ad impacts on visual attention and attitudes toward the ad. Regarding the moderating variables of the study, it was seen that the gender impacts only on the responses of the ads considered masculine and that, more clearly, the level of involvement impacts on the responses of the ads, mainly in the attitudes towards the advertisement

Nas últimas décadas, testemunhou-se um crescente interesse no estudo de sistemas complexos. Tais sistemas são compostos por pelo menos dois componentes fundamentais: elementos dinâmicos individuais e uma estrutura de organização definindo a forma de interação entre estes. Devido a dinâmica de cada elemento e a complexidade de acoplamento, uma grande variedade de fenômenos espaço-temporais podem ser observados. Esta tese tem como objetivo principal explorar o uso da dinâmica espaço-temporal em redes visando a solução de alguns problemas computacionais. Com relação aos mecanismos dinâmicos, a sincronização entre osciladores acoplados, a caminhada aleatória-determinística e a competição entre elementos na rede foram considerados. Referente à parte estrutural da rede, tanto estruturas regulares baseadas em reticulados quanto redes com estruturas mais gerais, denominadas redes complexas, foram abordadas. Este estudo é concretizado com o desenvolvimento de modelos aplicados a dois domínios específicos. O primeiro refere-se à utilização de redes de osciladores acoplados para construção de modelos de atenção visual. Dentre as principais características desses modelos estão: a seleção baseada em objetos, a utilização da sincronização/ dessincronização entre osciladores neurais como forma de organização perceptual, a competição entre objetos para aquisição da atenção. Além disso, ao comparar com outros modelos de seleção de objetos baseados em redes osciladores, um número maior de atributos visuais é utilizado para definir a saliência dos objetos. O segundo domínio está relacionado ao desenvolvimento de modelos para detecção de comunidades em redes complexas. Os dois modelos desenvolvidos, um baseado em competição de partículas e outro baseado em sincronização de osciladores, apresentam alta precisão de detecção e ao mesmo tempo uma baixa complexidade computacional. Além disso, o modelo baseado em competição de partículas não só oferece uma nova técnica de detecção de comunidades, mas também apresenta uma abordagem alternativa para realização de aprendizado competitivo. Os estudos realizados nesta tese mostram que a abordagem unificada de dinâmica e estrutura é uma ferramenta promissora para resolver diversos problemas computacionais / In the last decades, an increasing interest in complex system study has been witnessed. Such systems have at least two integrated fundamental components: individual dynamical elements and an organizational structure which defines the form of interaction among those elements. Due to the dynamics of each element and the coupling complexity, various spatial-temporal phenomena can be observed. The main objective of this thesis is to explore spatial-temporal dynamics in networks for solving some computational problems. Regarding the dynamical mechanisms, the synchronization among coupled oscillators, deterministic-random walk and competition between dynamical elements are taken into consideration. Referring to the organizational structure, both regular network based on lattice and more general network, called complex networks, are studied. The study of coupled dynamical elements is concretized by developing computational models applied to two specific domains. The first refers to the using of coupled neural oscillators for visual attention. The main features of the developed models in this thesis are: object-based visual selection, realization of visual perceptual organization by using synchronization / desynchronization among neural oscillators, competition among objects to achieve attention. Moreover, in comparison to other object-based selection models, more visual attributes are employed to define salience of objects. The second domain is related to the development of computational models applied to community detection in complex networks. Two developed models, one based on particle competition and another based on synchronization of Integrate-Fire oscillators, present high detection rate and at the same time low computational complexity. Moreover, the model based on particle competition not only offers a new community detection technique, but also presents an alternative way to realize artificial competitive learning. The study realized in this thesis shows that the unified scheme of dynamics and structure is a powerful tool to solve various computational problems

Existem evidências que jogar videogames de ação (AVG) aperfeiçoa habilidades perceptuais, atentivas e cognitivas, como por exemplo, recuperação mais rápida da atenção visual e aprimoramento das dinâmicas temporais da percepção visual. Estudos correlacionais sugerem que estes aprimoramentos temporais se aplicam também ao processamento visual de baixa ordem, contudo evidências mais contundentes são necessárias. Ademais, no campo da multimídia computacional estudos apontam que a resolução temporal na qual o videogame é apresentado na tela, correspondente a taxa de quadros por segundo (QPS), afeta o desempenho e o entretenimento de jogadores. Entretanto ainda não se sabe como aspectos técnicos dos AVG, como a taxa de QPS, influenciam nos aperfeiçoamentos cognitivos citados anteriormente. Para esclarecer tais lacunas, delineou-se um estudo para verificar se AVG jogados em diferentes QPS afetam a recuperação temporal da atenção, medidos pela tarefa de Supressão Atencional (SA), e se há alterações nos limiares da resolução temporal visual, medidas através da frequência crítica de fusão e oscilação da visão (CFF). Trinta e dois (16M, 16F) participantes não jogadores de videogame voluntariaram-se para um experimento longitudinal. Inicialmente os voluntários foram separados em quatro grupos (4M, 4F) e todos eles no primeiro dia foram submetidos a uma tarefa de mensuração de CFF na região visual central e uma tarefa de SA. No dia seguinte e depois nos sete dias conseguintes dois grupos, intitulados experimentais, realizaram um treinamento com videogames de ação, sendo que cada um dos grupos treinou em diferentes resoluções temporais, um a 15 QPS e outro a 120 QPS. Simultaneamente um terceiro grupo, treinou com um videogame controle sem elementos de ação. E o quarto grupo, controle, não teve treinamento. O total de tempo de treinamento foi de 10 horas, distribuído em 8 dias, exceto para o grupo sem treino. No dia posterior ao último dia de treinamento todos os participantes foram submetidos novamente a tarefas de SA e CFF. De modo geral o CFF aumentou para todos os participantes entre pré e pós-teste, particularmente para o grupo sem treino, não houve efeito de grupo. Desempenho no SA melhorou somente no para lag2 (212ms) para participantes que treinaram AVG na taxa de QPS mais baixa. Estes resultados sugerem que treinamento com AVG não aumenta o limiar do CFF na região visual central, se não o oposto, e que o aprimoramento temporal da atenção beneficia-se com um treinamento com AVG em baixa resolução temporal, mas não de alta taxa de QPS, ao menos nas 10 horas iniciais de treino / Action video game play enhances perceptual, attentional, and cognitive skills, such as leading to faster recovery of visual attention over time and improvement of temporal dynamics of visual perception. Correlational data suggest that these temporal enhancements extend to low-level vision processes, but stronger evidence is needed. Also, in the multimedia computing field it was pointed out that video game screen frame rate affects players performance and enjoyment, but it is unclear how such technical aspects of the games play a role in cognitive augmentations. To shed more light on these issues, we tested whether action video game play and the frame rate at which they are played affects flicker detection in the central visual field and performance in attentional blink task. Thirty two (16 M, 16F) non-video game players volunteered to a longitudinal experiment. They were randomly split into four groups (4M, 4F). All of the groups performed a critical flicker-fusion frequency task (by method of limits) and attentional blink task at the first day of the experiment. Two experimental groups underwent action video-game training with different screen frame-rate caps each (15 and 120 frames per second, respectively). And one control group trained with a control game and a second control group had no training. The total amount of time in video-game training was 10 hours (75 min per day for consecutive 8 days), except for the no-training group. On the 10th day, all participants performed the flicker-detection and attentional blink tasks (post-test). Generally, critical flicker-fusion thresholds increased at the post-test for all groups, particularly for the non-training group, there were no group effect. Only marginal increased were observed in lag 2 for participant trained in low-frame-rate action video games. Our data suggest that playing video games do not increase flicker sensitivity threshold, it may actually prevent increase. And lower frame rate training produce transfer effects to Attentional Blink task, but not the higher frame rate training, at least in the first 10 hours

Na tomada de decisão, o conteúdo afetivo dos possíveis resultados é determinante para escolha. Pessoas com diferentes tolerâncias a estes resultados têm distintas tolerâncias a risco. Decisões são moduladas minimizando-se resultados aversivos (emoção negativa e dor), e diferenças individuais relacionadas a aversão a risco poderiam ser preditoras de percepção de dor. Aqui, objetiva-se explorar se indivíduos com distintas aversões a risco financeiro teriam diferente percepção de dor física, social e imagética (contemplação de imagens de baixa valência/alto alerta). Em decisões financeiras, características pessoais de sensibilidade a preço ou produto seriam reveladas na maneira como o cenário de decisão é visualmente explorado. Outro objetivo é investigar como se dá a modulação da atenção visual em decisões financeiras de acordo com características individuais, manipulando-se diferentes formas de apresentação de preço. Espera-se colaborar para o entendimento dos processos de decisão em humanos, e contribuir para a construção de um modelo amplo de tomada de decisão. / The human behavior has its basis in dynamic coalitions of networks of brain areas underling emotion and cognition. It is believed that the decision is made through simulations of possible outcomes, and the affective content of these outcomes is crucial to the choice. Individuals experience different levels of tolerance to aversive results, these differences shape tolerance to risk, and it might also shape tolerance to pain. Therefore, pain perception could be an important component of decision-making. We explored the relationship between individual differences in pain perception (nociception, social exclusion and imagetic pain, the displeasure caused by low valence and high arousal images) and financial risk aversion. We also investigated how individual differences in economic decisions are reflected in visual attention, in different prices scenario. We hope to collaborate to a better understanding of the decision processes in humans, and to contribute to the conception of a more complete model of decision-making.