Les illusions d’optique, la tache aveugle de l’œil et la reconnaissance de l’iris sont autant d’effets spéciaux qui révèlent à la fois les limites et le vaste potentiel de l’œil humain.
Illusions d’optique
Les illusions d’optique sont des moyens amusants de mettre en évidence les limites de notre perception visuelle.
L’information visuelle nous est transmise par les yeux, l’organe de la vue, mais l’interprétation de cette information relève du cerveau. Celui-ci se base sur nos expériences passées pour donner un sens à nos perceptions et parfois, il se trompe. Les illusions d’optique sont de bons exemples des erreurs que peut faire le cerveau en interprétant l’information visuelle.
Illusion no 1
Quelle personne est la plus grande?
Très tôt dans la vie, la plupart d’entre nous apprennent que ce qui est éloigné paraît plus petit. La personne complètement à la gauche de cette illustration semble plus éloignée du centre des lignes convergentes (extrême droite) que la personne située à droite (plus près des lignes convergentes). Par conséquent, la personne de gauche paraît plus petite. En fait, les trois personnes sont d’égale grandeur!
Les personnes qui vivent dans la jungle ont souvent du mal à évaluer les distances en terrain dégagé. Elles n’ont pas appris que les objets éloignés paraissaient plus petits. Cette indication visuelle ne fait pas partie de leur expérience personnelle.
Illusion no 2
Parfois, le cerveau peut interpréter une image de plus d’une façon. Par exemple, voyez-vous un vase blanc ou deux faces noires de profil? Pour voir les faces, il faut considérer le blanc comme l’arrière-plan. Pour voir le vase, c’est le noir qui doit devenir l’arrière-plan. Quelle image avez-vous vue en premier?
Illusion no 3
Quel carré est le plus grand?
Parfois, le cerveau déforme la réalité parce qu’il interprète incorrectement les repères situés à proximité de l’objet regardé. Voici un carré entouré, dans un cas, de grands rectangles et, dans un autre cas, de petits rectangles. Lorsque les rectangles autour sont grands, le carré semble petit et compact; lorsqu’ils sont petits, le carré semble plus grand. Pourtant, les deux carrés sont identiques. Le cerveau a été induit en erreur dans l’évaluation de leur taille respective. Une variante de cette illusion d’optique a été présentée pour la première fois en 1892.
Pourquoi la lune paraît-elle plus grosse à l’horizon qu’au-dessus de nos têtes?
De toute évidence, la taille de la lune ne change pas. Cependant, lorsqu’elle est à l’horizon, elle se trouve plus près d’objets qui nous sont familiers tels des montagnes ou des gratte-ciels. Le cerveau interprète faussement cette information et nous fait paraître la lune plus grosse qu’elle n’est en réalité. En l’absence d’objets usuels à proximité pour servir de repères, la lune semble plus petite à mesure qu’elle s’élève dans le firmament.
Illusion no 4
Ces lignes sont-elles parallèles?
Les grandes lignes diagonales de cette illustration donnent l’impression d’être des plumes distribuées au hasard. Mais toutes ces lignes sont en réalité parallèles. Elles ne donnent l’impression de converger ou de diverger qu’à cause des petites lignes qui les croisent et qui engendrent de la confusion pour le cerveau. Cela se produit parce que le cerveau tente d’organiser l’information visuelle selon un schéma familier. En fait, si vous regardez de plus près, les grandes lignes dont l’apparence est la même semblent parallèles — par exemple, toutes les grandes lignes qui sont croisées par de courtes lignes horizontales semblent parallèles.
Les lignes courtes sont-elles courbées ou droites?
Une seconde illusion d’optique est visible dans cette illustration. Lorsque les lignes courtes croisent les grandes lignes, elles donnent l’impression d’être courbes. En réalité, elles sont toutes droites. La perception est altérée par la proximité d’autres lignes courtes qui sont orientées différemment, ce qui embrouille le cerveau.
Si vous fermez un œil et que vous regardez, vous ne verrez pas de tache aveugle. Mais elle est là. Nous avons tous une tache aveugle — une dans chaque œil — où une partie de l’image que nous avons du monde extérieur est absente.
Les images du monde qui nous entoure sont projetées par le cristallin de l’œil sur la rétine qui est couverte de photorécepteurs photosensibles. Ces derniers sont des cellules nerveuses spécialisées qui agissent à la façon d’un film relié à une caméra numérique. Ils enregistrent l’image et la transmettent ensuite au cerveau sous la forme d’impulsions électriques.
Ces signaux sont envoyés au cerveau par la chaîne de neurones qui forme le nerf optique. Ce système relais commence au disque optique, un disque situé dans la rétine à l’endroit où le nerf se « branche » sur la couche de photorécepteurs qui tapisse le fond de l’œil. Le disque optique ne peut rien « voir » parce que ce disque ne possède aucun photorécepteur. En fait, il s’agit d’un trou noir dans le film couleur de la rétine.
Pourquoi cette lacune dans notre vision n’est-elle pas « visible »? C’est que le cerveau la comble. Il « invente » des images pour remplir la tache aveugle. Il se sert de son expérience et de ce que l’autre œil voit pour générer une vision complète et ininterrompue du monde.
Comment pouvons-nous « voir » la tache aveugle?
Fermez l’œil gauche et regardez de l’œil droit la petite croix blanche située à gauche dans ce schéma. Regardez le schéma à 30 cm de distance environ puis rapprochez-vous progressivement. À une distance de 18 à 25 cm, si votre œil droit est toujours fixé sur la croix blanche, le point blanc à droite disparaîtra.
Remarquez que le cerveau comble la tache aveugle. Il évalue ce qui se trouve dans le champ de vision et s’en sert pour inventer ce qui se trouve dans la zone qu’il ne voit pas. Dans ce cas-ci, la région devient noire — comme la zone entourant le point blanc.
Une variation de ce diagramme donne un autre exemple de la façon dont le cerveau comble la tache aveugle. Si vous tracez une ligne droite en travers du diagramme — en passant par le centre de la croix blanche et du point — et si vous répétez l’exercice précédent, le point disparaîtra et la ligne paraîtra droite et ininterrompue. Même si une partie de la ligne n’est pas visible, le cerveau devine qu’elle est là!
Qu’elle est la taille de la tache aveugle?
La taille de la tache aveugle varie d’une personne à l’autre et même, selon les experts, d’un œil à l’autre. Pour déterminer de quelle taille est votre tache aveugle, faites une croix sur le côté gauche d’une fiche de 8 cm x 13 cm. Tenez la fiche à exactement 25 cm de votre figure. Fermez l’œil gauche et regardez la croix avec l’œil droit.
À l’aide d’un crayon, vous pouvez maintenant trouver la tache aveugle. Déplacez le crayon le long de la fiche vers la droite jusqu’à ce que le bout du crayon disparaisse. En décrivant un cercle avec le bout du crayon dans cette région, vous pouvez marquer la position de la tache aveugle. Ensuite, à l’aide de la formule suivante, vous pourrez calculer exactement la taille de la tache aveugle de votre œil droit :
Diamètre de la tache aveugle (sur la fiche) divisé par 2 = taille de la tache aveugle de la rétine divisée par 25 cm.
Les motifs aléatoires de l’iris sont uniques à chaque individu — ils constituent en quelque sorte un code à barres humain ou un passeport vivant. Il n’y a pas deux iris identiques. Chaque personne présente un motif distinct de filaments, de creux et de stries dans les cercles colorés qui entourent la pupille de chaque œil. Ce motif est stable la vie durant.
Contrairement aux empreintes digitales, les empreintes iridiennes sont relativement à l’abri des lésions. S’agissant d’un tissu interne, l’iris, de par sa position, est protégé par la cornée et l’humeur aqueuse. Étant donné que ces deux barrières sont transparentes, l’iris peut être facilement identifié à plus d’un mètre avec un grand degré de certitude.
De James Bond aux guichets automatiques
En 1936, l’ophtalmologiste américain Frank Burch a été le premier à proposer d’utiliser les motifs de l’iris à des fins d’identification personnelle. Son idée est restée inappliquée jusque dans les années 80 lorsque des scanneurs iridiens ont fait leur apparition dans les films de James Bond comme dispositifs de sécurité.
En 1987, deux ophtalmologistes américains, Leonard Flom et Aron Safir, ont tenté de transposer l’idée de Burch de la science-fiction à la réalité. Mais ils n’ont pas été capables de mettre au point une méthode de classification des différences entre les iris.
Ils ont communiqué avec John Daugman, alors professeur à l’Université Harvard (et maintenant à l’Université de Cambridge), qui a mis au point une approche mathématique pour l’analyse des motifs aléatoires de l’iris. Daugman a élaboré des algorithmes mathématiques pour créer des codes iridiens. Aujourd’hui, ces travaux révolutionnaires forment la base de tous les systèmes de reconnaissance de l’iris.
Coup d’œil sur l’avenir
Aux États-Unis et au Japon, les systèmes de reconnaissance de l’iris sont utilisés pour contrôler l’accès aux zones à haute sécurité. En Grande-Bretagne, la Nationwide Building Society a commencé à utiliser cette technologie au lieu des NIP dans les guichets automatiques en 1998.
La reconnaissance de l’iris semble tout droit issue de Star Trek — en un clin d’œil, une caméra numérique balaie l’iris d’une personne d’une distance de 30 cm à un mètre, la compare ensuite à un fichier informatisé d’identification personnelle. Les systèmes de reconnaissance en usage aujourd’hui sont en mesure de fouiller une banque de données nationale à la vitesse de 100 000 codes iridiens par seconde.
Les experts prédisent que la reconnaissance de l’iris sera bientôt utilisée pour le transport international, le commerce électronique, l’analyse judiciaire par les services de police, l’accès aux systèmes informatiques, les codes d’entrée, l’accès aux renseignements protégés et pour les autres opérations pour lesquelles on utilise actuellement des mots de passe, des clés, des NIP ou des cartes d’identité munies de codes à barres.
Sources :
Daugman, J. Biometric Personal Identification System Based on Iris Analysis. Brevet américain no 5,291,560 (1er mars 1994).
