The relationship between early and intermediate level spatial vision during typical development and in autism spectrum disorder

Certaines recherches ont investigué le traitement visuel de bas et de plus hauts niveaux chez des personnes neurotypiques et chez des personnes ayant un trouble du spectre de l’autisme (TSA). Cependant, l’interaction développementale entre chacun de ces niveaux du traitement visuel n’est toujours pas bien comprise. La présente thèse a donc deux objectifs principaux. Le premier objectif (Étude 1) est d’évaluer l’interaction développementale entre l’analyse visuelle de bas niveaux et de niveaux intermédiaires à travers différentes périodes développementales (âge scolaire, adolescence et âge adulte). Le second objectif (Étude 2) est d’évaluer la relation fonctionnelle entre le traitement visuel de bas niveaux et de niveaux intermédiaires chez des adolescents et des adultes ayant un TSA. Ces deux objectifs ont été évalué en utilisant les mêmes stimuli et procédures. Plus précisément, la sensibilité de formes circulaires complexes (Formes de Fréquences Radiales ou FFR), définies par de la luminance ou par de la texture, a été mesurée avec une procédure à choix forcés à deux alternatives. Les résultats de la première étude ont illustré que l’information locale des FFR sous-jacents aux processus visuels de niveaux intermédiaires, affecte différemment la sensibilité à travers des périodes développementales distinctes. Plus précisément, lorsque le contour est défini par de la luminance, la performance des enfants est plus faible comparativement à celle des adolescents et des adultes pour les FFR sollicitant la perception globale. Lorsque les FFR sont définies par la texture, la sensibilité des enfants est plus faible comparativement à celle des adolescents et des adultes pour les conditions locales et globales. Par conséquent, le type d’information locale, qui définit les éléments locaux de la forme globale, influence la période à laquelle la sensibilité visuelle atteint un niveau développemental similaire à celle identifiée chez les adultes. Il est possible qu’une faible intégration visuelle entre les mécanismes de bas et de niveaux intermédiaires explique la sensibilité réduite des FFR chez les enfants. Ceci peut être attribué à des connexions descendantes et horizontales immatures ainsi qu’au sous-développement de certaines aires cérébrales du système visuel. Les résultats de la deuxième étude ont démontré que la sensibilité visuelle en autisme est influencée par la manipulation de l’information locale. Plus précisément, en présence de luminance, la sensibilité est seulement affectée pour les conditions sollicitant un traitement local chez les personnes avec un TSA. Cependant, en présence de texture, la sensibilité est réduite pour le traitement visuel global et local. Ces résultats suggèrent que la perception de formes en autisme est reliée à l’efficacité à laquelle les éléments locaux (luminance versus texture) sont traités. Les connexions latérales et ascendantes / descendantes des aires visuelles primaires sont possiblement tributaires d’un déséquilibre entre les signaux excitateurs et inhibiteurs, influençant ainsi l’efficacité à laquelle l’information visuelle de luminance et de texture est traitée en autisme. Ces résultats supportent l’hypothèse selon laquelle les altérations de la perception visuelle de bas niveaux (local) sont à l’origine des atypies de plus hauts niveaux chez les personnes avec un TSA.

The relationship between early and intermediate level spatial vision during typical development and in autism spectrum disorder

Certaines recherches ont investigué le traitement visuel de bas et de plus hauts niveaux chez des personnes neurotypiques et chez des personnes ayant un trouble du spectre de l’autisme (TSA). Cependant, l’interaction développementale entre chacun de ces niveaux du traitement visuel n’est toujours pas bien comprise. La présente thèse a donc deux objectifs principaux. Le premier objectif (Étude 1) est d’évaluer l’interaction développementale entre l’analyse visuelle de bas niveaux et de niveaux intermédiaires à travers différentes périodes développementales (âge scolaire, adolescence et âge adulte). Le second objectif (Étude 2) est d’évaluer la relation fonctionnelle entre le traitement visuel de bas niveaux et de niveaux intermédiaires chez des adolescents et des adultes ayant un TSA. Ces deux objectifs ont été évalué en utilisant les mêmes stimuli et procédures. Plus précisément, la sensibilité de formes circulaires complexes (Formes de Fréquences Radiales ou FFR), définies par de la luminance ou par de la texture, a été mesurée avec une procédure à choix forcés à deux alternatives. Les résultats de la première étude ont illustré que l’information locale des FFR sous-jacents aux processus visuels de niveaux intermédiaires, affecte différemment la sensibilité à travers des périodes développementales distinctes. Plus précisément, lorsque le contour est défini par de la luminance, la performance des enfants est plus faible comparativement à celle des adolescents et des adultes pour les FFR sollicitant la perception globale. Lorsque les FFR sont définies par la texture, la sensibilité des enfants est plus faible comparativement à celle des adolescents et des adultes pour les conditions locales et globales. Par conséquent, le type d’information locale, qui définit les éléments locaux de la forme globale, influence la période à laquelle la sensibilité visuelle atteint un niveau développemental similaire à celle identifiée chez les adultes. Il est possible qu’une faible intégration visuelle entre les mécanismes de bas et de niveaux intermédiaires explique la sensibilité réduite des FFR chez les enfants. Ceci peut être attribué à des connexions descendantes et horizontales immatures ainsi qu’au sous-développement de certaines aires cérébrales du système visuel. Les résultats de la deuxième étude ont démontré que la sensibilité visuelle en autisme est influencée par la manipulation de l’information locale. Plus précisément, en présence de luminance, la sensibilité est seulement affectée pour les conditions sollicitant un traitement local chez les personnes avec un TSA. Cependant, en présence de texture, la sensibilité est réduite pour le traitement visuel global et local. Ces résultats suggèrent que la perception de formes en autisme est reliée à l’efficacité à laquelle les éléments locaux (luminance versus texture) sont traités. Les connexions latérales et ascendantes / descendantes des aires visuelles primaires sont possiblement tributaires d’un déséquilibre entre les signaux excitateurs et inhibiteurs, influençant ainsi l’efficacité à laquelle l’information visuelle de luminance et de texture est traitée en autisme. Ces résultats supportent l’hypothèse selon laquelle les altérations de la perception visuelle de bas niveaux (local) sont à l’origine des atypies de plus hauts niveaux chez les personnes avec un TSA.

Collision deformation classification training program: intermediate level - training/reference module.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Collision deformation classification training program : intermediate level /

Mode of access: Internet.

Cognitive neuroscience and (very) high level vision

THE PURPOSE OF THIS ARTICLE is two-fold, first to provide a general overview of two of the main cognitive neuroscientific techniques available, specifically functional magnetic resonance imaging (fMRI) and transcranial magnetic stimulation (TMS); and secondly to apply these techniques to elaborate a discussion of an aspect of higher level vision, namely implied motion, that is the perception of movement from a static image.

Training deep convolutional architectures for vision

Les tâches de vision artificielle telles que la reconnaissance d’objets demeurent irrésolues à ce jour. Les algorithmes d’apprentissage tels que les Réseaux de Neurones Artificiels (RNA), représentent une approche prometteuse permettant d’apprendre des caractéristiques utiles pour ces tâches. Ce processus d’optimisation est néanmoins difficile. Les réseaux profonds à base de Machine de Boltzmann Restreintes (RBM) ont récemment été proposés afin de guider l’extraction de représentations intermédiaires, grâce à un algorithme d’apprentissage non-supervisé. Ce mémoire présente, par l’entremise de trois articles, des contributions à ce domaine de recherche. Le premier article traite de la RBM convolutionelle. L’usage de champs réceptifs locaux ainsi que le regroupement d’unités cachées en couches partageant les même paramètres, réduit considérablement le nombre de paramètres à apprendre et engendre des détecteurs de caractéristiques locaux et équivariant aux translations. Ceci mène à des modèles ayant une meilleure vraisemblance, comparativement aux RBMs entraînées sur des segments d’images. Le deuxième article est motivé par des découvertes récentes en neurosciences. Il analyse l’impact d’unités quadratiques sur des tâches de classification visuelles, ainsi que celui d’une nouvelle fonction d’activation. Nous observons que les RNAs à base d’unités quadratiques utilisant la fonction softsign, donnent de meilleures performances de généralisation. Le dernière article quand à lui, offre une vision critique des algorithmes populaires d’entraînement de RBMs. Nous montrons que l’algorithme de Divergence Contrastive (CD) et la CD Persistente ne sont pas robustes : tous deux nécessitent une surface d’énergie relativement plate afin que leur chaîne négative puisse mixer. La PCD à "poids rapides" contourne ce problème en perturbant légèrement le modèle, cependant, ceci génère des échantillons bruités. L’usage de chaînes tempérées dans la phase négative est une façon robuste d’adresser ces problèmes et mène à de meilleurs modèles génératifs.

Machine vision methods for process measurements in pulping

The papermaking industry has been continuously developing intelligent solutions to characterize the raw materials it uses, to control the manufacturing process in a robust way, and to guarantee the desired quality of the end product. Based on the much improved imaging techniques and image-based analysis methods, it has become possible to look inside the manufacturing pipeline and propose more effective alternatives to human expertise. This study is focused on the development of image analyses methods for the pulping process of papermaking. Pulping starts with wood disintegration and forming the fiber suspension that is subsequently bleached, mixed with additives and chemicals, and finally dried and shipped to the papermaking mills. At each stage of the process it is important to analyze the properties of the raw material to guarantee the product quality. In order to evaluate properties of fibers, the main component of the pulp suspension, a framework for fiber characterization based on microscopic images is proposed in this thesis as the first contribution. The framework allows computation of fiber length and curl index correlating well with the ground truth values. The bubble detection method, the second contribution, was developed in order to estimate the gas volume at the delignification stage of the pulping process based on high-resolution in-line imaging. The gas volume was estimated accurately and the solution enabled just-in-time process termination whereas the accurate estimation of bubble size categories still remained challenging. As the third contribution of the study, optical flow computation was studied and the methods were successfully applied to pulp flow velocity estimation based on double-exposed images. Finally, a framework for classifying dirt particles in dried pulp sheets, including the semisynthetic ground truth generation, feature selection, and performance comparison of the state-of-the-art classification techniques, was proposed as the fourth contribution. The framework was successfully tested on the semisynthetic and real-world pulp sheet images. These four contributions assist in developing an integrated factory-level vision-based process control.

A territorial perspective: towards the consolidation of human settlements in Latin America and the Caribbean

Includes bibliography

Visual scanning in sports actions: comparison between soccer goalkeepers and judo fighters

Visual search and oculomotor behaviour are believed to be very relevant for athlete performance, especially for sports requiring refined visuo-motor coordination skills. Modern coaches believe that a correct visuo-motor strategy may be part of advanced training programs. In this thesis two experiments are reported in which gaze behaviour of expert and novice athletes were investigated while they were doing a real sport specific task. The experiments concern two different sports: judo and soccer. In each experiment, number of fixations, fixation locations and mean fixation duration (ms) were considered. An observational analysis was done at the end of the paper to see perceptual differences between near and far space. Purpose: The aim of the judo study was to delineate differences in gaze behaviour characteristics between a population of athletes and one of non athletes. Aspects specifically investigated were: search rate, search order and viewing time across different conditions in a real-world task. The second study was aimed at identifying gaze behaviour in varsity soccer goalkeepers while facing a penalty kick executed with instep and inside foot. Then an attempt has been done to compare the gaze strategies of expert judoka and soccer goalkeepers in order to delineate possible differences related to the different conditions of reacting to events occurring in near (peripersonal) or far (extrapersonal) space. Judo Methods: A sample of 9 judoka (black belt) and 11 near judoka (white belt) were studied. Eye movements were recorded at 500Hz using a video based eye tracker (EyeLink II). Each subject participated in 40 sessions for about 40 minutes. Gaze behaviour was considered as average number of locations fixated per trial, the average number of fixations per trial, and mean fixation duration. Soccer Methods: Seven (n = 7) intermediate level male volunteered for the experiment. The kickers and goalkeepers, had at least varsity level soccer experience. The vision-in-action (VIA) system (Vickers 1996; Vickers 2007) was used to collect the coupled gaze and motor behaviours of the goalkeepers. This system integrated input from a mobile eye tracking system (Applied Sciences Laboratories) with an external video of the goalkeeper’s saving actions. The goalkeepers took 30 penalty kicks on a synthetic pitch in accordance with FIFA (2008) laws. Judo Results: Results indicate that experts group differed significantly from near expert for fixations duration, and number of fixations per trial. The expert judokas used a less exhaustive search strategy involving fewer fixations of longer duration than their novice counterparts and focused on central regions of the body. The results showed that in defence and attack situation expert group did a greater number of transitions with respect to their novice counterpart. Soccer Results: We found significant main effect for the number of locations fixated across outcome (goal/save) but not for foot contact (instep/inside). Participants spent more time fixating the areas in instep than inside kick and in goal than in save situation. Mean and standard error in search strategy as a result of foot contact and outcome indicate that the most gaze behaviour start and finish on ball interest areas. Conclusions: Expert goalkeepers tend to spend more time in inside-save than instep-save penalty, differences that was opposite in scored penalty kick. Judo results show that differences in visual behaviour related to the level of expertise appear mainly when the test presentation is continuous, last for a relatively long period of time and present a high level of uncertainty with regard to the chronology and the nature of events. Expert judoist performers “anchor” the fovea on central regions of the scene (lapel and face) while using peripheral vision to monitor opponents’ limb movements. The differences between judo and soccer gaze strategies are discussed on the light of physiological and neuropsychological differences between near and far space perception.

Petrographic image analysis and understanding

This study considers the application of image analysis in petrography and investigates the possibilities for advancing existing techniques by introducing feature extraction and analysis capabilities of a higher level than those currently employed. The aim is to construct relevant, useful descriptions of crystal form and inter-crystal relations in polycrystalline igneous rock sections. Such descriptions cannot be derived until the `ownership' of boundaries between adjacent crystals has been established: this is the fundamental problem of crystal boundary assignment. An analysis of this problem establishes key image features which reveal boundary ownership; a set of explicit analysis rules is presented. A petrographic image analysis scheme based on these principles is outlined and the implementation of key components of the scheme considered. An algorithm for the extraction and symbolic representation of image structural information is developed. A new multiscale analysis algorithm which produces a hierarchical description of the linear and near-linear structure on a contour is presented in detail. Novel techniques for symmetry analysis are developed. The analyses considered contribute both to the solution of the boundary assignment problem and to the construction of geologically useful descriptions of crystal form. The analysis scheme which is developed employs grouping principles such as collinearity, parallelism, symmetry and continuity, so providing a link between this study and more general work in perceptual grouping and intermediate level computer vision. Consequently, the techniques developed in this study may be expected to find wider application beyond the petrographic domain.

Peripheral vision and pattern recognition : a review

We summarize the various strands of research on peripheral vision and relate them to theories of form perception. After a historical overview, we describe quantifications of the cortical magnification hypothesis, including an extension of Schwartz's cortical mapping function. The merits of this concept are considered across a wide range of psychophysical tasks, followed by a discussion of its limitations and the need for non-spatial scaling. We also review the eccentricity dependence of other low-level functions including reaction time, temporal resolution, and spatial summation, as well as perimetric methods. A central topic is then the recognition of characters in peripheral vision, both at low and high levels of contrast, and the impact of surrounding contours known as crowding. We demonstrate how Bouma's law, specifying the critical distance for the onset of crowding, can be stated in terms of the retinocortical mapping. The recognition of more complex stimuli, like textures, faces, and scenes, reveals a substantial impact of mid-level vision and cognitive factors. We further consider eccentricity-dependent limitations of learning, both at the level of perceptual learning and pattern category learning. Generic limitations of extrafoveal vision are observed for the latter in categorization tasks involving multiple stimulus classes. Finally, models of peripheral form vision are discussed. We report that peripheral vision is limited with regard to pattern categorization by a distinctly lower representational complexity and processing speed. Taken together, the limitations of cognitive processing in peripheral vision appear to be as significant as those imposed on low-level functions and by way of crowding.

Peripheral vision and pattern recognition:a review

We summarize the various strands of research on peripheral vision and relate them to theories of form perception. After a historical overview, we describe quantifications of the cortical magnification hypothesis, including an extension of Schwartz's cortical mapping function. The merits of this concept are considered across a wide range of psychophysical tasks, followed by a discussion of its limitations and the need for non-spatial scaling. We also review the eccentricity dependence of other low-level functions including reaction time, temporal resolution, and spatial summation, as well as perimetric methods. A central topic is then the recognition of characters in peripheral vision, both at low and high levels of contrast, and the impact of surrounding contours known as crowding. We demonstrate how Bouma's law, specifying the critical distance for the onset of crowding, can be stated in terms of the retinocortical mapping. The recognition of more complex stimuli, like textures, faces, and scenes, reveals a substantial impact of mid-level vision and cognitive factors. We further consider eccentricity-dependent limitations of learning, both at the level of perceptual learning and pattern category learning. Generic limitations of extrafoveal vision are observed for the latter in categorization tasks involving multiple stimulus classes. Finally, models of peripheral form vision are discussed. We report that peripheral vision is limited with regard to pattern categorization by a distinctly lower representational complexity and processing speed. Taken together, the limitations of cognitive processing in peripheral vision appear to be as significant as those imposed on low-level functions and by way of crowding.

Correlation of meta 1 expression with culture stage, cell morphology and infectivity in Leishmania (Leishmania) amazonensis promastigotes

The parasitic protozoan Leishmania (Leishmania) amazonensis alternates between mammalian and insect hosts. In the insect host, the parasites proliferate as procyclic promastigotes andthen differentiate into metacyclic infective forms. The meta 1 gene is preferentially expressed during metacyclogenesis. Meta 1 expression profile determination along parasite growth curves revealed that the meta 1 mRNA level peaked at the early stationary phase then decreased to an intermediate level. No correlation was observed between meta 1 expression and infectivity. Conversely, infectivity correlated with the increase of apoptotic cells in the late stationary phase.