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Mouvement et trajectoire

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La détection et l'estimation du mouvement (objets propres et externes) sont l'un des calculs les plus fondamentaux du système visuel. L'équation du flux optique (Horn-Schunck) énonce la contrainte de base : l'intensité d'un point ne change pas entre les images (I_x·u + I_y·v + I_t = 0), mais cela est ambigu pour une seule orientation de bord (problème d'ouverture).

L'estimateur Lucas-Kanade résout l'ambiguïté en accumulant la contrainte de flux optique sur une fenêtre spatiale et en résolvant par les moindres carrés. Le résultat est robuste lorsque l'image présente des dégradés dans plusieurs directions (coins, textures). Le système visuel des vertébrés implémente un calcul similaire dans la hiérarchie V1 MT MST.

Le temps d'impact _TTC = / est un invariant optique particulièrement utile pour le contrôle de l'atterrissage, l'évitement d'objets et la capture de proies. Elle ne nécessite de connaître ni la distance d ni la vitesse d/dt séparément, seulement l'expansion angulaire directement observable sur la rétine. Les abeilles utilisent _TTC pour réguler la vitesse d'atterrissage ; Les faucons et les homards l'utilisent pour capturer leurs proies.

Le modèle de Reichardt est le détecteur de mouvement mis en uvre par les systèmes visuels des insectes (neurones fly H1). Compare le signal d'un récepteur au signal retardé d'un récepteur voisin : le produit détecte une corrélation spatio-temporelle indiquant un mouvement dans une direction. Il est directionnel sélectif et exempt dambiguïtés de contraste.

La navigation proportionnelle (PN) est la loi de guidage qui maximise la probabilité d'intercepter des proies en mouvement. Ajuste l'accélération latérale proportionnellement au taux de rotation de la ligne de visée (d/dt) : si la ligne de visée tourne, la proie ne converge pas vers l'interception et une correction est nécessaire. Les libellules et les faucons implémentent PN avec N 35, très proche de l'optimum théorique.

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Mouvement et trajectoire

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gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Chile