Signal processing for visual prostheses: biomimetic and sensorimotor approaches
Traitement du signal pour les prothèses visuelles: approche biométrique et sensori-motrice
Résumé
Although the development of invasive (implants) or non-invasive (sensory substitution system) visual prostheses started 40 years ago, the use of such devices in the visually-impaired community is still anecdotal. Technological means are not likely to account for this situation. Since the former approaches, the means to interface a video-camera with the brain are more and more sophisticated and diversified. The question about how to transmit the signal is thus well documented. However, the question about what signal should be transmitted is solely addressed. In this thesis, we will identify tools to push the conception of visual prosthesis beyond the scope of interfacing. Active theories of vision are our guideline to do so. Moreover, our work is inspired by natural visual systems. From a model of the human' early visual system established in our laboratory, we will derive a simulation software and implement it in a recent sensory substitution system named TheVIBE. Our approach is validated with human subjects wearing TheVIBE under a number of tasks and particularly a mobility course. Observations of the subject's behaviour to use the device lead to new hypothesis with respect to the role of signal processing in the visual process.
Bien qu'elles existent depuis plus de quarante ans, les prothèses visuelles, qu'elles soient invasives (implants) ou non invasive (systèmes de substitution sensorielle), n'ont pas percé dans le secteur du handicap. Il serait difficile d'imputer cet état de fait à des limitations technologiques. Depuis les premières approches, les prothèses visuelles n'ont cessé de se perfectionner et de se diversifier. Toutefois, si la question de savoir comment transmettre le signal est bien documentée, la question de savoir quel signal transmettre a été plus rarement abordée. Dans cette thèse, nous identifions des outils susceptibles de pousser la conception des dispositifs de suppléance visuelle au-delà de la seule question de l'interface. Nous puisons pour cela dans les développements récents sur les théories actives de la vision et dans les implications de ces théories sur la conception et l'évaluation de dispositifs de perception. Nous nous inspirons par ailleurs du fonctionnement des systèmes perceptifs naturels, et plus particulièrement du traitement de l'information dans le système rétino-cortical humain, dont nous proposons un modèle. Ce modèle, issu de plusieurs travaux de thèse au laboratoire, a fait l'objet d'une simulation logicielle, implémentée dans le dispositif de substitution sensorielle visuo-auditif "TheVIBE". L'impact de ce traitement biomimétique du signal est testé expérimentalement sur des sujets humains équipés du dispositif dans différentes tâches notamment dans une tâche de mobilité en extérieur. L'observation des stratégies mises en oeuvre par les sujets pour se servir du dispositif de substitution permet de formuler de nouvelles hypothèses quant au rôle du traitement du signal dans le processus de vision.
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