Motion parallax-defined segmentation and depth perception in human vision

Relative retinal image motion from active observer movement in the environment, often called motion parallax, provides an important source of information both for segmentation and depth perception. Two distinct boundary types occur as a result of such movement: boundaries that are parallel to the direction of movement give rise to a shearing motion, whereas boundaries orthogonal to the direction of movement create dynamic occlusion. This dissertation examines the role and importance of such types of motion boundaries in motion parallax, and how head and eye movements influence them. We psychophysically measured segmentation and depth performance from shear and dynamic occlusion-based motion parallax across different conditions, accompanied by head and eye movement recordings. Segmentation was measured with an orientation judgment, whereas depth ordering was measured using a 2AFC task. Perceived depth magnitude was assessed with a task in which observers matched the amount of perceived depth in the stimulus to a number, using a series of rendered images as a guide. We found that depth perception largely benefits from active observer movement, whereas segmentation performance seemed to be unaffected or even somewhat negatively affected. Shear and dynamic occlusion yielded similar performance for segmentation, whereas dynamic occlusion provided superior depth perception. Perceived depth magnitude was linearly correlated with rendered depth for small values of depth, but did not grow with further increase in rendered depth for both shear and dynamic occlusion. We also measured eye movements during segmentation and depth tasks with motion parallax. Eye movements only partially compensated to maintain fixation during translational head movements. Furthermore, eye movements were independent of the actual stimulus motion for shear, whereas they showed some dependence in dynamic occlusion. Psychophysical performance was significantly correlated with the accuracy of eye movements, primarily in the mid-range values of rendered depth. Taken together, these studies demonstrated distinct patterns of results for segmentation and depth performance across different ranges of rendered depth. These findings suggest that motion parallax information might be processed by distinct mechanisms, perhaps in separate areas of the visual cortex, depending upon the amount of depth in the visual stimulus.Le mouvement relatif d'une image sur la rétine dû au mouvement actif de l'observateur dans son environnement, souvent appelé mouvement de parallaxe, fournit une importante source d'informations pour la segmentation et la perception de la profondeur. Deux types de contours peuvent résulter d'un tel mouvement : les contours parallèles à la direction du mouvement génèrent un mouvement de cisaillement, alors que les contours orthogonaux à la direction du mouvement créent une occlusion dynamique. Cette dissertation étudie le rôle et l'importance de ces contours définis par le mouvement de parallaxe, et comment les mouvements de la tête et des yeux les influencent. Nous avons effectué des mesures psychophysiques de la segmentation et de la détection de profondeur issues du mouvement de parallaxe par cisaillement et par occlusion dynamique dans différentes conditions, tout en enregistrant les mouvements des yeux et de la tête. La segmentation a été mesurée par jugement d'orientation, alors que l'ordre de profondeur a été mesuré en utilisant une tâche de choix forcé d'alternative. L'amplitude de la profondeur perçue a été étudiée avec une tâche dans laquelle les observateurs jugeaient la profondeur du stimulus en lui attribuant un nombre choisi grâce à un guide d'images de références.Nous avons observé que la perception de la profondeur bénéficie énormément du mouvement actif de l'observateur alors que la performance de segmentation semble peu affectée, voire même réduite. Le mouvement de cisaillement et l'occlusion dynamique induisent la même performance pour la segmentation, alors que l'occlusion dynamique fournit une meilleure perception de la profondeur. Pour les faibles valeurs, l'amplitude de la profondeur perçue est linéairement corrélée avec la profondeur rendue, mais m'augmente plus après un certain point, pour à la fois le cisaillement et l'occlusion dynamique.Nous avons également mesuré les mouvements des yeux pendant les tâches de profondeur et de segmentation par mouvement de parallaxe. Les mouvements des yeux ne compensent que partiellement le maintient de la fixation pendant les mouvements de tête translationnels. De plus, les mouvements des yeux sont indépendants du mouvement du stimulus pour le cisaillement alors qu'ils montrent une certaine dépendance pour l'occlusion dynamique. La performance psychophysique est significativement corrélée avec la précision du mouvement des yeux, particulièrement pour les valeurs moyennes de profondeur rendue. Ces résultats suggèrent que l'information du mouvement de parallaxe pourrait être traitée par des mécanismes distincts, peut-être dans des aires différentes du cortex visuel, selon la quantité de profondeur dans le stimulus visuel