Визуальное восприятие

В этой главе мы будем иметь дело с зрительное восприятие и то, как мы воспринимаем объекты в целом.

Мы еще раз рассмотрим некоторые из наиболее важных аспектов того, как наша система восприятия объединяет информацию, как она различает объект по отношению к остальной части сцены, «фону» и тому, как формируется контур «протообраза». разработан с вычислительной точки зрения, с помощью теории Дэвида Марра и с точки зрения эмерджентных стимулов Трейсмана и Бидермана.

Наконец, мы увидим важность контекста и то, как сцена остается неизменной, несмотря на изменения размера или условий освещения окружающей среды.

зрительное восприятие объектов

Зрительное восприятие предметов носит ярко выраженный психофизический характер, т. е. от отдельных характеристик мы переходим к группам характеристик, самим предметам и сценам.

В настоящее время большинство исследователей признают, что визуальный процесс Это связано с сочетанием раздражителей, определяющих ощущения и их интеграцию в разных областях мозга.

Первыми, кто понял этот множественный процесс, были члены Гештальта. Макс Вертгеймер был инициатором этого течения при изучении феномена кажущегося движения, когда последовательность фиксированных и статичных образов, представленных с соответствующей частотой, была способна вызвать ощущение движения. Франкфуртская школа со своей гештальт-психологией поставила под сомнение доминировавшее в то время структуралистское движение, предполагавшее, что восприятие создается из ощущений.

Гештальт-психологи изучали оптические иллюзии, придя к выводу, что целое отличается от суммы частей. Они изучили, как группируются мелкие элементы предметов, предложили так называемые законы организации восприятия: закон беременности, закон подобия, закон хорошего продолжения, закон близости, закон общей судьбы и закон фамильярности.

Хотя эти организующие принципы называются законами, для большинства психологов сегодня они соответствуют эвристикам или общим правилам, помогающим решить проблему, в отличие от закона или алгоритма, который представляет собой процесс, всегда ведущий к решению проблемы.

Отношение эвристики к принципам гештальта связано с тем, что ее применение не всегда идеально с точки зрения информации, которую она предоставляет. Иногда это может привести к ошибкам при интерпретации того, что мы воспринимаем, однако использование эвристики ampшироко распространены в мозгу, в том, как мы решаем проблемы, использование эвристики намного быстрее, чем применение алгоритмов, с гораздо более высокими затратами энергии.

Кажется, что в результате эволюции мы привыкли использовать эвристику в принимаемых нами решениях и при решении любой проблемы.

Недавно были предложены три новых принципа организации восприятия (Стивен Палмер, 1992 и 1999):

• Принцип общего региона.
• Принцип соединения элементов.
• Принцип синхронности.

Одной из проблем, интересовавших гештальт-исследователей зрительного восприятия, был так называемый феномен сегрегации, который мы наблюдаем в случаях фигура-фон, как на примере чаши и лица Рубина.

Что заставляет нас видеть или осознавать то или иное, что определяет преобладание того или другого.

Кажется, что есть ряд подсказок, мотивирующих преобладание чего-то в качестве фигуры и чего-то в качестве фона. Симметричные области, как правило, воспринимаются как фигуры, точно так же, как меньшие области по сравнению с большими областями, последние составляют фон и значимые элементы, также с большей вероятностью будут восприниматься как фигуры.

состав объектов

Вычислительный подход Марра

Для Дэвида Марра зрительная система он будет действовать так, как если бы это был компьютер, запрограммированный видеть объекты. Сцена, представляемая перед нами, проникала бы в глаза и проецировалась бы на сетчатка.

Первым этапом анализа будет определить светлые и темные области, а также области, где происходят изменения интенсивности. С этого начинается первый набросок форм, являющихся частью сцены, это так называемый «первичный набросок», который включает замкнутые области, такие как круги, эллипсы или квадраты, которые определяют объекты.

Этот первый шаг касается определения объектов в сцене, а не их деталей, теней или изменений освещения.

По Марру, зрительная система выполняет эту функцию, математически анализируя изменения интенсивности изображения и то, что автор называет естественными ограничениями мира.

Следующий шаг групповые примитивные заглушки. Точно так же, как предлагают гештальт-психологи.

Теперь эскизы-примитивы сгруппированы по признакам, предполагающим использование нисходящего процесса, хотя автор не уточняет его полностью. Будет получено поверхностное представление объектов сцены (2-1/2D эскиз), заканчивающееся трехмерной реконструкцией сцены (3D эскиз).

Теория интеграции функций

Теория интеграции признаков, также известная как TIC и предложенная Трейсманом и Геладе (1987,1993, 1998 и XNUMX), утверждает, что восприятие объектов происходит в соответствии с последовательностью стадий, которая начинается в первой фазе формы.предварительное внимание», где система анализирует изображение и определяет наличие характеристик, образующих основные единицы восприятия, таких как кривизна, ориентация, цвет, движение и др.

На втором этапестадия сосредоточенного внимания», основные характеристики объединяются, чтобы дать начало восприятию объекта.

Как только объект идентифицирован, он сравнивается с данными о подобных объектах, ранее классифицированных и сохраненных в памяти.

Переход от первого ко второму этапу является ключом к этой теории. Зрительная система действует, определяя возникающие границы между областями, состоящими из разных элементов, и посредством процедуры зрительного поиска. В сцене у нас может быть два набора элементов, расположенных рядом друг с другом, чтобы создать campos текстурный, как на рисунке. Если две области содержат разные признаки, между двумя областями сразу «выскакивает» граница, «появляется», как на рисунке, где компоненты имеют разную ориентацию.

На следующем изображении мы можем видеть ту же ситуацию более четко.

Пределы возникают потому, что один из компонентов имеет линии, которые пересекают друг друга, а другой — нет (а и б), в то время как на рисунке с этого не происходит, контекстуальный паттерн тот же самый, и никакого эмерджентного предела не возникает (Натдурф). , 1990).

Процесс визуального поиска

El процесс визуального поиска следуйте двум рекомендациям.

один из квазиавтоматическое обнаружение, как и в случае с рисунком, где буква «О» выделяется на фоне других букв, окружающих ее «V», и это воспринимается сразу, как в ситуации (а), с небольшим количеством дистракторов, так и в (б). ), с большим количеством отвлекающих факторов. На другом рисунке происходит нечто иное, т. обнаружение, требующее большего внимания, восприятие «Р» сложнее и усложняется при переходе от нескольких дистракторов ко многим, что влечет за собой большую затрату времени и энергии.

В приведенных выше примерах в первом случае обнаружение происходит автоматически и называется основной момент в "выскочить».

Автоматическое обнаружение объектов по сравнению с большими визуальными усилиями

Изюминка на всплывающее окно характеризуется потому что обнаружение стимула, в данном случае буквы О, не зависело от количества окружающих его дистракторов, букв «V», а в случаях, которые не возникали автоматически, как в примере с буквой «R», количество дистракторов, теперь действительно влияло на время, необходимое для их обнаружения, чем больше дистракторов и чем больше они похожи на обнаруживаемый стимул, тем больше времени требуется для их идентификации, что видно на графике, который представляет собой исследование типичный для визуального поиска, где линия (а) представляет случай O между V, а линия (b) - случай R между P и Q, где количество дистракторов действительно увеличивает время обнаружения.

Изучая стимулы, которые характеризовались эмерджентностью, Трейсман обнаружил, что наиболее заметными из них были:

• Кривизна.
• Выравнивание.
• Движение.
• Цвет.
• Яркость.
• Направление.
• Освещение. 

Эти характеристики будут обнаружены в начале стадии предварительного внимания.

Экспериментальная работа Трейсмана показала, что возникающие черты воспринимаются независимо (линии, цвет, текстура, движение, ориентация и т. д.), и именно на более позднем этапе они будут интегрированы для формирования элементов, составляющих сцену.

Эта первая фаза возникновения независимости объясняется тем, что каждая из этих характеристик обрабатывается в разных местах мозга, движения регистрируются в теменных областях, а лица — в нижневисочной области.

Этап совмещения признаков, воспринятых в фазе превнимания, будет происходить благодаря механизмам сосредоточенного внимания, выступающего в роли «клея», соединяющего признаки в определенном месте.

Распознавание по компонентам

Предложен Ирвингом Бидерманом в 1987 году и соответствует предложению Марра и Трейсмана. Основное отличие заключается в том, что обнаруживаемые элементы имеют объемный характер, трехмерную форму и представляют собой части объекта.

Бидерман назвал эти объемные единицы «геонами» и пришел к определению 36 основных форм, каждая из которых обладает тремя фундаментальными свойствами:

• инвариантность зрения: в котором геоны могут быть идентифицированы, даже если они меняют угол обзора.
• различимость: каждый геон отличается от другого, даже если точка зрения меняется.
• Визуальная шумоизоляция: в котором геон может быть идентифицирован, даже если половина его структуры стерта или скрыта другим геоном.

На следующем рисунке показаны основные геоны (а), которые составляют части фигур на (б), подчеркивая тот факт, что только при сочетании 2 или 3 геонов образуются уже узнаваемые фигуры.

Зрительное восприятие и визуальное распознавание и идентификация объектов

Узнавать или видеть объект

распознать объект это опыт восприятия чего-либо таким, каким оно было известно ранее.

идентифицировать объект это означает дать объекту имя, правильно классифицировать его в какой-либо схеме категоризации, знать, в каком контексте он обычно находится, то есть помнить что-то об объекте, кроме того, что он просто видел его раньше.

Чем больше раз мы видим предмет, тем больший след он оставляет в нашей памяти и чем более знакомым становится этот предмет для нас, т. е. тем легче его опознать, мы переходим к понятию необходимости узнавать его одного.

Оба процесса происходят через память и механизм восстановления. Когда мы что-то видим, создается перцептивный образ, который необходимо сравнить с другими представлениями в памяти, а также со связями этих других представлений с другой информацией, хранящейся в памяти.

Визуальное восприятие, управляемое данными и управляемое концепциями

La зрительное восприятие отправляет данные с сетчатки, такие как цвет, яркость и т. д., которые будут группироваться, следуя заветам гештальта, до тех пор, пока не составят набор, имеющий смысл для наблюдателя, который идентифицирует эту информацию как нечто конкретное.

С другой стороны, мы можем процесс через концепции, через нисходящий механизм, основанный на предыдущем опыте, эмоциях, предыдущих знаниях и т. д., которые активно направляют поиск определенных закономерностей в поступающих стимулах. Если мы проходим мимо детской площадки, где играют дети, и видим, как улетает не очень большой предмет, первое, что сделает наша зрительная система, это проверит, мяч ли это, совсем другое дело, если бы мы были в парке, тогда мы бы проверили если это птица. Речь идет о проверке того, является ли то, что мы видим, тем, что мы ожидаем увидеть.

Зрительное восприятие больших и малых объектов

В целом создается впечатление, что глобальность имеет приоритет над локальными аспектами в определенных пределах.

Об этом свидетельствует наличие стимулов, например букв, состоящих из более мелких стимулов. Сначала воспринимается форма большой буквы, а затем стимулы, буквы, из которых она состоит (Navon 1977). Глобальный стимул обнаруживается быстрее, чем локальный, при условии, что паттерн упорядочения не нарушен, то есть, если бы элементы, составляющие большую фигуру, находились далеко друг от друга, то составляющие ее мелкие элементы воспринимались бы быстрее, так что восприятие крупной фигуры, глобальный стимул, должно быть быстрее, мелкие стимулы должны быть сгруппированы достаточно близко друг к другу. 

Абсолютный размер фигуры также имеет решающее значение, если он очень велик.ampсначала мало воспринимается в отношении мелких раздражителей. Интерпретация этого явления должна заключаться в механизмах внимания.

Контекст и идентификация

Иногда одинаковые стимулы воспринимаются как разные в зависимости от контекста, в котором они появляются, как на рисунке, где буквы В и 13 идентичны, но мы интерпретируем их как букву или число в зависимости от контекста, в котором они встречаются.

Точно так же, когда в определенной сцене появляется неуместный объект, если он не имеет очень значимых характерных признаков, он, скорее всего, останется незамеченным, в отличие от уместных в этой сцене объектов, которые запомнятся с уверенностью. большая легкость.

Перцептивное постоянство в зрительном восприятии

Мы все испытали на себе, как вещи, объекты визуальной сцены, остаются неизменными или мы продолжаем идентифицировать их такими, какие они есть, даже если ситуация с освещением, расстоянием или ориентацией меняется. Не потому, что что-то приближается к нам и увеличивается в размерах, мы думаем, что это другой объект, отличный от первого, существует постоянство восприятия в сознании даже при изменении условий нашего зрения.

Существуют три условия постоянства восприятия:

• Размер и форма.
• Белизна или цвет поверхности.
• Расположение объекта в пространстве относительно наблюдателя.

Постоянство имеет две основные фазы:

Первый из них запись, процесс, посредством которого изменения ближайших стимулов кодируются для обработки (бессознательно).

Второй, из опасениесознательный характер, когда мы осознаем свойства объекта, фокальный стимул, который имеет тенденцию оставаться постоянным, и свойства ситуации, которые указывают на более изменчивые аспекты окружающей среды, такие как положение объекта. предмет.

постоянство размера

Мы должны помнить, что размер объектов на сетчатке меняется в зависимости от расстояния, на котором они находятся, но восприятие размера зависит не только от объекта, который мы наблюдаем, его восприятие зависит от среды, в которой он находится, на объекты, которые его окружают, а также абсолютные и относительные расстояния.

Постоянству размера помогают изобразительные сигналы, особенно расстояние и глубина, а также динамика глаз, информация, посылаемая глазами. экстраокулярные мышцы в движениях конвергенции или divergencia и в размещении.

На рисунке мы видим, как в (а) трое мужчин уменьшаются в размере, приспосабливаясь к перспективе, которая указывает на расстояние от наблюдателя, поэтому размер должен быть меньше, как это происходит в сетчатке, однако в (б), если размер не подходит, даже если трое мужчин одного размера, кажется, что последний, самый дальний, больше.

Для конструктивистов, таких как гибсонианцы, мы имеем постоянство непосредственно, сцена, стимулы, которые ее составляют, имеют всю необходимую информацию, чтобы сделать перцептивное постоянство возможным.

Рядом с ключами должны располагаться когнитивные факторы. Мы встречаем объекты, которые нам известны, каковы они, их размер и общие характеристики, так что они нам знакомы, что облегчает их идентификацию в сцене и облегчает поддержание постоянства их восприятия (Predemon 1993).

Зрительное восприятие и постоянство формы

Постоянство формы можно определить как относительное постоянство воспринимаемой формы объекта независимо от изменений его ориентации.

Чтобы произошло постоянство формы, зрительная система должна компенсировать изменения формы, подобно тому, как она это делала при постоянстве размера.На самом деле существует сильная связь между постоянством формы и размера, оба из которых связаны с восприятием размера и расстояния. Однако для формы расстояние относится к относительному расстоянию различных частей объекта по отношению к наблюдателю, его ориентации в пространстве или его наклону. Помощь сигналов расстояния и глубины, а также контекста, который может указывать на степень наклона, имеет важное значение.

Зрительное восприятие, яркость и белизна

Количество света, попадающего на сетчатку от объекта, зависит от источника, который его освещает. внешнее освещение и от света, отраженного этим предметом, отражательная способность.

Белая поверхность будет отражать почти 90% падающего на нее света, в отличие от черной поверхности, которая будет поглощать большую часть падающего на нее света, отражая лишь небольшую часть.

блеск

Мы говорим о яркости как о видимой интенсивности источника света. свет, который освещает часть campили визуальныйнапример, часть комнаты, освещенная солнцем, по сравнению с другой частью комнаты, освещенной тусклее. 

Светимость

Другим важным понятием является понятие светимости, которое относится к кажущейся отражательной способности поверхности, при которой черные объекты отражают мало света, а белые объекты отражают много света.

Светимость определяет цвет объекта, т. шкала от белого к черному, это то, что мы называем белизной. Не путайте понятия белизна и блеск. Белый лист бумаги будет иметь различную яркость в зависимости от того, смотрите ли вы на него при тусклом или ярком свете, но он всегда будет иметь один и тот же оттенок белого, сохраняя таким образом свою постоянную белизну.

постоянство светимости

Есть два объяснения постоянства светимости. Первый утверждает, что постоянство следует из отношений между стимулами. Точно так же, как постоянство размера и формы объекта поддерживалось по отношению к контексту и другим объектам сцены, то же самое происходит и со светимостью, это соотношение между яркостью сцены, объекта и того, что вас окружает. Если количество источника света меняется, например, солнца, коэффициент отражения будет другим, но изменения будут пропорциональны всем компонентам сцены, то есть коэффициенты отражения, достигающие сетчатки, такие же, как и у Первоначальный ситуация.

боковое торможение

Физиологическим принципом, который мог бы объяснить это явление, было бы латеральное торможение в campвы восприимчивы. Большее освещение предполагает большее возбуждение возбуждающей зоны, но в то же время большее торможение периферической зоны ц.ampили восприимчивый. При меньшем освещении меньшее возбуждение возникает в центре ц.ampoy, меньше с ингибированиеampили периферического, так что общий ответ остается постоянным. 

Эта ситуация меняется, когда мы меняем условия фона, контраст будет другим и, следовательно, будет меняться восприятие белизны и яркости.

Зрительное восприятие, цвет и оттенок

Мы все испытали, как красное яблоко продолжает выглядеть красным, даже если мы изменим интенсивность падающего на него света или даже изменим оттенок этого света (синий или желтый), это постоянство цвета.

Это постоянство не зависит от изображения этого предмета на сетчатке в отдельности, оно зависит от его отношения к окружающим его предметам и контексту, в котором он находится.

Это очень похоже на то, что мы только что видели, в белизне и легкости. Постоянство цвета будет связано с процессами адаптации.