Les gestes plus précis avec une image 2D que 3D

Publié par Redbran le 20/10/2017 à 12:00
Source: CNRS INSIS
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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...) 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...) 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...) DK2 portable (a gauche) produit des gestes moins rapides et moins précises comparée à une image 2D (à droite; image d'une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil...) 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, 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 (La réalité virtuelle est une simulation informatique interactive immersive, visuelle,...) 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...) 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 utilisé pour saisir l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...), ainsi qu'aux objets manipulés, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) 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 de la chirurgie (La chirurgie est une technique médicale consistant en une intervention physique sur les...), 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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