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Posté par Redbran le Vendredi 20/10/2017 à 12:00
Les gestes plus précis avec une image 2D que 3D
Pour guider un geste, une image 2D peut s'avérer plus efficace qu'une image 3D.

Dans les simulateurs d'entraînement, par exemple pour l'apprentissage de la chirurgie guidée par l'image, le recours à des images 3D semble s'imposer. Pourtant, les résultats obtenus par des chercheurs du laboratoire ICube remettent en cause l'utilité de la 3D. Leurs expérimentations montrent en effet que des images 2D, correctement dotées d'informations de contraste et de couleurs, peuvent guider plus efficacement un opérateur, lui permettant de réaliser plus vite et plus précisément une tâche complexe. Ces travaux sont publiés dans la revue PLOS One.


© ICube Comparaison de mouvements de la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par...) réalisés pour exécuter une séquence gestuelle précise guidée par l'image et non pas par la vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) 3D naturelle du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) d'intervention. L'image en 3D virtuelle générée avec le dispositif OCULUS (Un oculus est une ouverture pratiquée sur un comble de voûte. On en trouve au centre de nombreuses coupoles, dans les basiliques latines. Il est aussi une petite baie ronde dans un mur en élévation, par exemple au sommet...) DK2 portable (a gauche) produit des gestes moins rapides et moins précises comparée à une image 2D (à droite; image d'une caméra fisheye, corrigée en haut et non-corrigée en bas).

Pour étudier la manière dont la perception visuelle influence la réalisation d'un geste, les chercheurs du laboratoire ICube (CNRS/UNISTRA/Insa Strasbourg/ENGEES) ont sélectionné un groupe de personnes novices, mais toutes dotées de capacités de perception spatiale supérieures à la moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans...), auxquelles ils ont confié une tâche complexe: saisir des petits objets, à la main ou avec un instrument, et les placer sur des cibles peintes sur un plan de travail. L'opération était réalisée en vision directe, ou guidée par l'image 2D d'une caméra affichée sur un moniteur, ou encore avec des lunettes de réalité virtuelle projetant une image 3D construite à partir de 2 caméras. Le dispositif a été conçu pour mesurer précisément le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de réalisation de la tâche, et la précision avec laquelle les objets sont placés sur les cibles. Ces mesures permettent d'évaluer la plus ou moins bonne coordination entre la perception visuelle et le geste de la main.

Une série d'expérimentations a confirmé, comme des études précédentes l'avaient déjà montré, que le guidage du geste par l'image, quel qu'il soit, ralentit la réalisation de l'opération, et sa précision. En revanche, l'étude menée par l'équipe d'ICube montre que l'image stéréoscopique n'apporte rien par rapport à l'image 2D. Au contraire, la vision 3D s'est avérée moins performante – les opérateurs étaient plus lents et moins précis- que le guidage par une image 2D. Les chercheurs expliquent ce résultat par l'optimisation du contraste de l'image 2D, et par l'attribution de couleurs à l'outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par...) utilisé pour saisir l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...), ainsi qu'aux objets manipulés, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) donnant à l'opérateur une perception optimale de la profondeur.

Les conclusions obtenues par l'équipe d'ICube pourraient s'avérer utiles dans la conception de simulateurs pour l'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou de valeurs culturelles, par l'observation,...) de la chirurgie (La chirurgie est une technique médicale consistant en une intervention physique sur les tissus, notamment par incision et suture. Un médecin spécialisé dans cette discipline est un...), mais aussi dans de nombreux contextes où un opérateur doit agir dans un milieu inaccessible, guidé par l'image de caméras.

Références:
Visual display and strategy effects on the time and precision of eye-hand coordination.
Batmaz AU, de Mathelin M, Dresp-Langley B.
PLoS ONE 2017
DOI: 10.1371/journal.pone.0183789

Contact chercheur:
Birgitta Dresp-Langley - ICube

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Source: CNRS INSIS