L’impact de la stéréoscopie dans la reconnaissance, la perception et la constance de forme 3D

Abstract

Les buts des recherches présentées dans cette thèse étaient d’évaluer le rôle de la stéréoscopie dans la reconnaissance de forme, dans la perception du relief et dans la constance de forme. La première étude a examiné le rôle de la stéréoscopie dans la perception des formes visuelles en utilisant une tâche de reconnaissance de formes. Les stimuli pouvaient être présentés en 2D, avec disparité normale (3D) ou avec disparité inversée. La performance de reconnaissance était meilleure avec les modes de présentation 2D et 3D qu’avec la 3D inversée. Cela indique que la stéréoscopie contribue à la reconnaissance de forme. La deuxième étude s’est intéressée à la contribution conjointe de l’ombrage et de la stéréoscopie dans la perception du relief des formes. Les stimuli étaient des images d’une forme 3D convexe synthétique présentée sous un point de vue menant à une ambigüité quant à sa convexité. L’illumination pouvait provenir du haut ou du bas et de la gauche ou de la droite, et les stimuli étaient présentés dichoptiquement avec soit de la disparité binoculaire normale, de la disparité inversée ou sans disparité entre les vues. Les participants ont répondu que les formes étaient convexes plus souvent lorsque la lumière provenait du haut que du bas, plus souvent avec la disparité normale qu’en 2D, et plus souvent avec absence de disparité qu’avec disparité inversée. Les effets de direction d’illumination et du mode de présentation étaient additifs, c’est-à-dire qu’ils n’interagissaient pas. Cela indique que l’ombrage et la stéréoscopie contribuent indépendamment à la perception du relief des formes. La troisième étude a évalué la contribution de la stéréoscopie à la constance de forme, et son interaction avec l’expertise perceptuelle. Elle a utilisé trois tâches de discrimination séquentielle de trombones tordus ayant subi des rotations en profondeur. Les stimuli pouvaient être présentés sans stéréoscopie, avec stéréoscopie normale ou avec stéréoscopie inversée. Dans la première moitié de l’Exp. 1, dans laquelle les variations du mode de présentation étaient intra-sujets, les performances étaient meilleures en 3D qu’en 2D et qu’en 3D inversée. Ces effets ont été renversés dans la seconde moitié de l’expérience, et les coûts de rotation sont devenus plus faibles pour la 2D et la 3D inversée que pour la 3D. Dans les Exps. 2 (variations intra-sujets du mode de présentation, avec un changement de stimuli au milieu de l’expérience) et 3 (variations inter-sujets du mode de présentation), les effets de rotation étaient en tout temps plus faibles avec stéréoscopie qu’avec stéréoscopie inversée et qu’en 2D, et plus faibles avec stéréoscopie inversée que sans stéréoscopie. Ces résultats indiquent que la stéréoscopie contribue à la constance de forme. Toutefois, cela demande qu’elle soit valide avec un niveau minimal de consistance, sinon elle devient stratégiquement ignorée. En bref, les trois études présentées dans cette thèse ont permis de montrer que la stéréoscopie contribue à la reconnaissance de forme, à la perception du relief et à la constance de forme. De plus, l’ombrage et la stéréoscopie sont intégrés linéairement.

The goals of the researches presented in this thesis were to evaluate the role of stereopsis in shape recognition, in relief perception, and in shape constancy. The first study examined the role of stereopsis in visual shape perception using a recognition task. The stimuli were presented with null binocular disparity (i.e. 2D), normal binocular disparity (3D) or reversed disparity. Recognition performance was better with 2D and 3D displays than with reversed 3D. This indicates that stereopsis contributes to shape recognition. The second study examined the joint contribution of shading and stereopsis to the relief perception of shape. The stimuli were the images of a synthetic convex 3D shape seen from viewpoints leading to ambiguity as to its convexity. Illumination either came from above, or below and from the right or the left, and stimuli were presented dichoptically with either normal binocular disparity, reversed disparity, or no disparity between the views presented at each eye. Participants responded “convex” more often when the lighting came from above than from below. Also, participants responded that the shape was convex more often with normal than with zero disparity, and more often with 2D than with reversed stereopsis. The effects of lighting direction and display mode were additive; i.e. they did not interact. This indicates that shading and stereopsis contribute independently to shape perception. The third study assessed the contribution of stereopsis to shape constancy and how it interacts with perceptual expertise using three sequential matching tasks with bent paperclips rotated in depth. Stimuli were presented without stereopsis, or with normal or reversed stereopsis. In the first half of Exp. 1, where display mode variations were within-subject, the performances were better with stereoscopic displays than with 2D or reversed stereoscopic presentations. In the second half of the experiment, the rotation costs became weaker for the 2D and reversed 3D display modes than for the 3D one. In Exps. 2 (display mode within-subject, with stimuli switched halfway into the experiment) and 3, (display mode between-subjects) the rotation effect was consistently weaker with normal stereo than with either 2D or reversed stereoscopic displays. These experiments also demonstrate an advantage of reversed stereo over 2D presentations. This indicates that stereo may contribute to shape constancy. This, however, requires stereoscopic information to be valid with a minimal degree of consistency. Otherwise, stereo may become strategically ignored. In a nutshell, the three studies presented in this thesis showed that stereo contributes to shape recognition, relief perception and shape constancy. Furthermore stereopsis and shading are integrated independently.