Influence des fluctuations sur l'échantillonnage et la quantification dans le système visuel - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Influence of noise on the sampling and the quantization in the visual system

Influence des fluctuations sur l'échantillonnage et la quantification dans le système visuel

Cédric Duchêne
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 844002

Résumé

Recent studies have shown that biological neural systems are able to use noise and non linearities to improve the information processing which is occurred in. This thesis focus on this topic. We investigate the links between some operations of signal processing whose potentially appear in the visual system and its internal noises.

A description of the human visual system and its different sources of noise is done in first chapter. We study in the second part the link between the irregular retinal sampling and the random fixational eye movements.
We use a simple model of retina. For several kind of fluctuations we show that the likeness of the image projected on the model of retina and the real scene can be improved by random movements.

In the third chapter we are interested in a problem which is recurrent in biological systems such as the visual system: noisy binary detection tasks.
The influence of the internal noise of the first layers of neurons of the visual system on the performance of the detection tasks is characterized.
To simulate the internal noise observed in biological neural networks we propose to use stochastic quantizers. A stochastic quantizer is a quantizer whitch of thresholds are perturbed randomly by threshold noises. Once again we observe that the threshold noise can improve the detection performance by decreasing the probability of error.
De récentes études tendent à montrer que les réseaux de neurones biologiques exploitent le bruit et les non-linéarités pour favoriser les processus de traitements de l'information. Cette thèse s'articule autour de cette thématique; elle tente de mettre à jour des liens entre des opérations de traitement du signal susceptibles d'apparaitre au sein du système visuel et les facteurs aléatoires qui y sont sous-jacents.

Une description du système visuel et de ses différentes sources de bruits est réalisée dans le premier chapitre. Nous étudions dans le chapitre 2, le lien possible entre l'échantillonnage si particulier de la rétine et les mouvements incontrôlables et incessants de l'œil, les micro-mouvements. A l'aide de modèles simples de rétine et pour des fluctuations de diverses natures nous montrons que la ressemblance entre la scène projetée sur la rétine et la scène réelle peut être améliorée par des micro-mouvements aléatoires.

Dans le chapitre 3, on s'intéresse à un problème récurent dans les systèmes naturels tel que le processus visuel : le test d'hypothèse binaire en milieu bruité. En particulier, nous caractérisons qu'elle peut être l'influence du bruit interne sur les performances de détection des premières couches de neurones du système visuel. Pour prendre en compte le bruit interne observé dans les réseaux de neurones biologiques, nous proposons de réaliser l'étude autour de quantifieurs stochastiques, quantifieurs dont les seuils sont soumis à des fluctuations aléatoires. Là encore, on observe que le bruit injecté dans le modèle permet d'accroitre les performances de détection en diminuant la probabilité d'erreur.
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Dates et versions

tel-00184839 , version 1 (02-11-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00184839 , version 1

Citer

Cédric Duchêne. Influence des fluctuations sur l'échantillonnage et la quantification dans le système visuel. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00184839⟩
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