thesis

Conditions photométriques de visibilité des objets et de leur détection sur écran

Defense date:

Jan. 1, 1999

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Institution:

Rouen

Disciplines:

Directors:

Abstract EN:

Object visibility and detection are important issues, particularly for visual displays ergonomic guidelines. A better knowledge of the relationships betweeen displays physical factors and detection performance can contribute to improve quality and cost of the devices used to simulate tasks where visual factors are essential. After a review of the factors (perceptive and physical), the work suggests that target detection performance can be predicted using a photometric model based on the modulation transfer function (MTF) of the device. Two types of experiments have been designed to verify this hypothesis: the first one with a photo-simulation paradigm and the second with a video-simulation paradigm. In both cases two aspects are developped: a physical analysis of the visual device mtf characteristics and a study of the human detection responses. The results obtained in the photo-simulation experiment show that the distance at which the MTF curve stabilizes can be considered as a predictor of the liminar value, performed by subjects who are already skilled in target detection and acquisition. The reported data confirm the hypothesis except when targets are decoys. In this case, it is argued that their photometric signatures constitue sufficient cues that permit trained subjects to recognize and identify a decoy well before detecting the other targets. The mtf features of the video-simulation device have been measured using sinewave grating charts, composed of black and white bars with various contrasts, directions and spatial frequencies. The photometric data point out that the modulation transfer is much better in the horizontal direction than in the vertical direction. This inter-directional variation is also observed in the subjects' responses, notably in the range of the middle and high frequencies. Using such grating charts has led to propose a theorical model that permits to predict the distance at which a target can be detected. The subjects' responses confirm the predictions outcomed from this model. The experimental data show that mtf is a satisfactory reference to predict target detection performance. In the last part of the thesis, these data are discussed with regard to other models (Johnson criteria and signal detection theory). Finally, conclusions are drawn on the limits of a model based on MTF.

Abstract FR:

La visibilité des objets et leur détection sur écran est un domaine essentiel pour étudier l'ergonomie des systèmes de visualisation. Connaître les liens entre facteurs physiques des systèmes et performances de détection des sujets contribue à améliorer la qualité et le coût des dispositifs utilisés pour simuler des tâches où les facteurs visuels sont prépondérants. Après analyse des facteurs principaux (perceptifs et physiques), la présente thèse propose d'étudier la détection de cibles sous l'hypothèse selon laquelle un modèle d'analyse photométrique, fondé sur la fonction transfert de modulation (FTM) de systèmes de visualisation, permet de prédire les performances des sujets. Deux séries d'expériences ont été réalisées, utilisant un paradigme de photo, simulation pour l'une et un paradigme de vidéo-simulation de tâches de détection pour l'autre. Les résultats obtenus dans la situation de photo-simulation montrent que la distance à laquelle la courbe FTM se stabilise peut prédire la valeur liminaire de détection d'une cible par des sujets ayant une bonne expérience en matière de détection de cibles. Les données rapportées vérifient l'hypothèse, excepté dans le cas où les cibles sont des leurres. Pour ces derniers, les caractéristiques de leur signature photométrique permet à des sujets entraînés de les reconnaître et les identifier bien avant que la détection des autres cibles. L'étude de la FTM du dispositif de vidéo-simulation a été réalisée en utilisant des mires alternant des barres noires et des barres blanches selon une variation sinusoïdale des fréquences spatiales. Les données révèlent un meilleur transfert en direction horizontale. Cette variation inter-directionnelle se retrouve dans les réponses des sujets, notamment dans les hautes et moyennes fréquences. L'utilisation des mires a conduit à élaborer un modèle théorique visant à prédire les distances de détection d'un véhicule à géométrie connue. Les résultats des sujets confirment les prédictions issues du modèle. Les données montrent que la FTM est une base d'étude de la détection satisfaisante. Elles sont discutées dans la dernière partie de la thèse par rapport à d'autres modèles (critères de Johnson et théorie de la détection du signal). Les limites d'un modèle fondé sur la FTM sont abordées en conclusion.