Les saccades verticales sont importantes pour l'exploration du monde visuel 3D. Ces mouvements complexes nécessitent le contrôle de la distribution d'innervation aux six muscles extraoculaires de chaque ¿il. Peu d'études existent chez quelques adultes. Elles montrent une asymétrie haut/bas : latence plus courte pour les saccades vers le haut, convergence pendant les saccades vers le bas et divergence pendant les saccades vers le haut. Une controverse persiste concernant l'origine centrale versus musculaire de la vergence. Cette thèse apporte des données de référence sur le développement des saccades verticales en interaction avec la vergence chez des enfants de 6 à 17 ans. Le résultat marquant est une convergence pendant toutes les saccades verticales qui diminue avec l'âge pour les saccades vers le haut, tendant vers la divergence de l'adulte. Ainsi, les asymétries haut/bas évoluent avec l'âge ; nos résultas plaident en faveur d'une synergie continue saccade-vergence qui soutiendrait un biais perceptif (champ visuel haut perçu comme plus lointain en profondeur que le champ visuel bas). Cette thèse étudie aussi le contrôle postural, focalisant sur l'interaction vision-oculomotricité-posture des enfants de 6 à 17 ans sains et des enfants avec strabisme. Les résultats montrent un effet stabilisateur de la vergence sur la posture, l'existence d'un espace privilégié pour la stabilité posturale (lointain pour strabismes divergents, mais proche pour strabismes convergents et enfants sains) et un bénéfice de la vision bi-oculaire rudimentaire présente chez des strabiques. Cette thèse ouvre des pistes multiples de recherche fondamentale en clinique. / Vertical saccades eye movements are very important for exploration of the 3-D space. There are complex movements, requiring control of the distribution of innervation to the six extraocular muscles of each eye. Few studies exist in some adults subjects. These showed up/down anisotropies: shorter latency for upward saccades, convergence during downward and divergence during upward saccades. A controversy remains about the origin, central versus muscular, of the vergence. This thesis provides referential developmental data of vertical saccades in interaction with vergence in children from 6 to 17 years. The striking result is a convergence of the eyes during all vertical saccades that decrease with age for upward saccades, tending towards divergence like adults. Thus up/down asymmetries changed with age, in line with a continuous saccade-vergence synergy that supports a perceptual bias (upper visual field further away in depth than lower visual field). This thesis studied also postural control, focusing on the vision-oculomotricity-posture interaction in children from 6 to 17 years old, and in children with strabismus. Our results showed a stabilizing effect of vergence on posture, the existence of a favorite space for postural stability in strabismic children (near for convergent and healthy children and far for divergent strabismus) and a benefit of bi-ocular visual stimulation. This thesis opens multiple avenues for fundamental research in clinic.

Ce travail regroupe une série d'études de psychophysique explorant les mécanismes de l'adaptation visuomotrice à une altération des distances apparentes, lors d'une exposition à court terme dans l'espace de préhension. L'altération des distances apparentes a été réalisée par modification de la vergence à l'aide de prismes à bases externes. La manipulation des retours visuels a permis de mettre en évidence trois niveaux d'adaptation : 1) la modification des distances perçues liée à l'augmentation de la vergence tonique induite par une convergence soutenue (potentiation musculaire extra-oculaire) ; 2) la recalibration du signal de distance dérivé de la vergence par les signaux proprioceptivo-moteurs du membre exposé et 3) la réorganisation des commandes motrices du membre exposé. Aucune adaptation proprioceptive du membre exposé n'a été retrouvée. La nature des composantes adaptatives à une altération des distances apparentes diffère de celle classiquement décrite pour l'altération de la direction visuelle impliquant essentiellement des composantes proprioceptive et motrice. La contribution des composantes sensorielles est déterminée par la précision respective de la localisation spatiale fondée sur la vision et sur la proprioception, qui diffère en latéral et en profondeur. D'autre part, les aspects géométriques de la perception des distances fondée sur la vergence ont été explorés par comparaison de l'adaptation visuelle aux prismes à bases externes et au téléstéréoscope. Dans les deux cas, l'adaptation visuelle a consisté en un effet consécutif ne dépendant pas de la distance d'observation, contrairement aux résultats prédits sur la base du signal de vergence.

Cette thèse traite de l'équilibre postural orthostatique chez l'Homme jeune ou âgé. Plusieurs sources d'informations sont utilisées (somesthésique, proprioceptive, vestibulaire et visuelle) pour maintenir la posture. Le but de la thèse est de montrer le rôle de la convergence des yeux (angle des axes optiques) qui varie selon la distance. L'Etude 1 montre que l'augmentation de la convergence, lorsqu'on fixe en vision proche ou lorsqu'on porte des prismes convergents, améliore la stabilité posturale. Cette amélioration est attribuée aux signaux efférents et proprioceptifs de la convergence. L'Etude 2 montre que la relation entre l'angle de convergence et la stabilité posturale n'existe qu'en vision binoculaire ; peut-être qu'en vision monoculaire, l'angle de convergence varie peu. L'Etude 3 apporte un regard nouveau sur le test de Romberg, traditionnellement considéré comme évaluant le rôle de la vision : la forte instabilité posturale avec les yeux fermés par rapport aux yeux ouverts est observée seulement en vision proche ou intermédiaire (< 90 cm). Ce résultat indique un rôle combiné de la vision et des signaux de la convergence. L'Etude 4 montre que l'exécution des saccades, horizontales ou verticales, améliore la stabilité posturale. Enfin, l'Etude 5 montre une instabilité posturale chez les personnes présentant des symptômes de fatigue visuelle, céphalées et vertiges associés à des troubles de la vergence. L'ensemble de ces études a une importance théorique et clinique et ouvre de nouvelles voies de recherche.

Les technologies de relief tridimensionnel (3D) ont récemment reçu un nouvel attrait. Lesraisons potentielles sont que ces technologies peuvent fournir une expérience visuelle plusriche et plus immersive. En effet, un observateur peut extraire les disparités binoculairesprésentées entre les vues gauche et droite, pour retrouver plus efficacement la profondeur dela scène visuelle observée, et ainsi, trouver une nouvelle dimension dans le contenu.Cependant, tandis que la valeur de la profondeur est plutôt bien appréciée, un certain nombrede problèmes qui impactent la qualité de l'expérience dans les représentations 3D ont étéidentifiés. L'objective de cette thèse est d'étudier les principaux facteurs qui affectent laqualité de l'expérience en stéréoscopie dans le but de fournir des méthodes qui pourraientaméliorer l'utilisation des systèmes stéréoscopiques. Trois aspects majeurs de la qualité del'expérience sont adressés : (1) les sources et causes de la fatigue visuelle, (2) les distorsionsperceptives et (3) l'amélioration de la qualité de l'expérience en 3D au travers de l'adaptationdu contenu visuel. Pour étudier la fatigue visuelle, les mouvements de vergence étaientmesurés à la fois avec un écran 3D et avec un système à double écran qui permettaient laprésentation de stimuli avec les informations de disparité et de flou présentés en congruencecomme en incongruence. L'effet de la stéréoscopie sur les mouvements de vergence a étéétudié dans le but de tester si la mesure oculaire pouvait être utilisée comme indicateur defatigue visuelle. Le sujet suivant étudiait la consistance de la perception des formes 3Dstéréoscopiques en fonction de distances virtuelles induites par la disparité et par le signald'accommodation. Le rôle de la taille de la pupille et de la profondeur de champ enstéréoscopie étaient étudiés par la manipulation de la taille de la pupille avec deux conditionsd'illumination contrôlée. Finalement, l'amélioration de la perception de la forme 3D estquestionnée au travers de l'adaptation du contenu visuel en fonction de la mesure de seuilsperceptifs individuels pour des stimuli se déplaçant en profondeur.

Modern cars can be bought with camera systems that watch the road ahead. They can be used for many purposes, one use is to alert the driver when other cars are in the path of collision. If the warning system is to be reliable, the input data must be correct. One input can be the depth image from a stereo camera system; one reason for the depth image to be wrong is if the vergence angle between the cameras are erroneously calibrated. Even if the calibration is accurate from production there's a risk that the vergence changes due to temperature variations when the car is started. This thesis proposes one solution for short-time live calibration of a stereo camera system; where the speedometer data available on the CAN-bus is used as reference. The motion of the car is estimated using visual odometry, which will be affected by any errors in the calibration. The vergence angle is then altered virtually until the estimated speed is equal to the reference speed. The method is analyzed for noise and tested on real data. It is shown that detection of calibration errors down to 0.01 degrees is possible under certain circumstances using the proposed method.

Thesis (Ph. D.)--University of Alabama at Birmingham, 2008. / Additional advisors: Frank Amthor, Claudio Busettini, James Cox, Rosalyn Weller. Description based on contents viewed July 27, 2009; title from PDF t.p. Includes bibliographical references (p. 104-113).

Orientador: Luiz Marcos Garcia Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T04:15:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_SchubertRibeirode_M.pdf: 2825282 bytes, checksum: 353ef9bd3c20fd58cf381620ea7f7f86 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Os problemas de pesquisa mais comuns abordados na literatura sobre Humanos Virtuais são mais relacionados com a inserção e representação destes agentes gráficos no computador. Com o avanço das tecnologias e pesquisas nas áreas de computação gráfica e realidade virtual, novos problemas podem ser tratados, em relação as funcionalidades destes agentes virtuais. Atualmente, um dos principais desafios está associado ao desenvolvimento de humanos virtuais dotados de percepção visual realística. Um problema específico, referente a visão sintética destes agentes, é o controle da atenção, ou seja, definir e prover uma maneira eficiente e natural para que ele mude seu foco de atenção de uma posição corrente para outra no seu ambiente virtual. A coordenação dos movimentos da cabeça do agente, fazendo com que os olhos sejam fixados no objeto desejado, não é considerada uma tarefa trivial e está relacionada com a percepção de profundidade do ambiente. Neste trabalho, propomos um algoritmo de vergência, usado para o controle da atenção de humanos virtuais, onde o parâmetro de profundidade é obtido do Z-buffer. O controle dos movimentos da cabeça do humano virtual é executado com a realização de simples cálculos geométricos e no final do processo de vergência, os olhos são fixados corretamente em qualquer região de interesse do ambiente, passada previamente para o agente virtual / Abstract: Common research problems treated in literature about Virtual Humans are most related with insertion and representation of these graphic agents in computers. With techological advance and new researches in Computer Graphics and Virtual Reality, new problems can have place, related to the funcionality of the virtual agents. Currently, one of the main challenges is associated to development of virtual humans with realistic virtual perception and a specific problem that appears, related to synthetic vision in these agents, is the proper control of attention. That is, to define and provide an efficient and natural manner for it to change attentional focus from a current position to another one in its virtual environrnent. Coordination of head movements by way of fixation of eyes in a desired object is not considered a trivial task, being related to depth perception. In this work, we propose an algorithm for vergence, used for attention control in virtual humans, where the depth parameter is obtained from Z-buffer. Control of virtual human head movements is preformed with simple geometric calculations and at the end of vergence process the eyes are correctly fixed in any interest region of the environment, previously given to the virtual agent / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

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