Conception dun système de vision par phosphènes

par Guillaume Tatur

Thèse de doctorat en Génie électrique, électronique, photonique et systèmes

Sous la direction de Michel Dumas.

Le président du jury était Gérard Grassy.

Le jury était composé de Michel Dumas, Isabelle Marc, Fabrice Bardin, Patrick Lambert, Dominique Lafon.

Les rapporteurs étaient Edwige Pissaloux, Jean-claude Kastelik.


  • Résumé

    Ces travaux s'inscrivent dans le cadre plus général de la réalisation d'une prothèse visuelle, destinée aux personnes atteintes de cécité tardive due à une maladie dégénérative des cellules photo réceptrices de la rétine. Par la stimulation adéquate de certaines parties des voies optiques encore fonctionnelles, il est possible de transmettre à nouveau des perceptions visuelles, appelées phosphènes, dans le champ visuel du patient. Les études actuelles portant sur le contenu informationnel de cette vision prothétique proposent simplement de réduire la résolution de l'image d'une caméra embarquée. Notre étude propose une nouvelle approche basée sur le principe de la vision fonctionnelle, développée en collaboration avec les spécialistes de la rééducation fonctionnelle de l'institut ARAMAV. Par le biais de cette approche innovante, nous avons défini des méthodes d'extraction et de représentation des informations de la scène. L'objectif est d'améliorer l'autonomie en mobilité et de rendre possible la perception des expressions faciales. Pour évaluer la pertinence de ces propositions, nous avons développé un simulateur de vision prothétique, dont les paramètres sont basés sur les résultats d'essais cliniques. Pour la mobilité, nous mettons notamment en évidence l'intérêt de fournir un accès aux informations 3D, en substitution ou en complément de l'information de luminosité, ainsi que l'intérêt d'utiliser un oculomètre pour améliorer et faciliter la prise d'informations. Des expériences spécifiques à la mobilité, ainsi que certains résultats initiaux sont présentés. Pour la reconnaissance des expressions faciales, notre étude apporte la preuve que ces expressions sont correctement perçues si nous combinons des techniques de sélection de l'information et l'utilisation de certains prétraitements.

  • Titre traduit

    Conception of a phosphene based visual system


  • Résumé

    This work falls within the broader framework of visual prostheses conception, designed for people suffering from late blindness due to degenerative diseases of retina photoreceptor cells. By stimulating certain part of the optical pathway that is still functional, it is possible to elicit visual perceptions, called phosphenes, in the subject's visual field. Recent studies on the problematic of informational content of prosthetic vision propose, in majority, a simple reduction in the resolution of grayscale images acquired from a single head worn camera. Our study proposes a new approach based on the principle of functional vision, developed in collaboration with specialists in functional rehabilitation of the ARAMAV institute. Through this innovative approach, we have defined methods for extraction and representation of scene informational content, which aim to improve autonomy in mobility and to make possible the perception of facial expressio ns. In order to evaluate these propositions, we have developed a prosthetic vision simulator, whose parameters are based on clinical trials results. For mobility, we present the usefulness of providing access to 3D information, in substitution or in addition with brightness information and the usefulness of an eye tracking device to improve and facilitate spatial knowledge acquisition. Experiments dedicated to mobility as well as some preliminary results are presented. For the recognition of facial expressions, our study provides evidence that these expressions are correctly perceived if we combined information selection and specific image processing techniques.

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