Visuele Waarneming

1
1
Visuele Waarneming
Oriëntatie Kunstmatige Intelligentie, oktober 2003
2
Wat levert kennis over visuele waarneming op voor de
KUNSTMATIGE INTELLIGENTIE?
Esther Wiersinga-Post
kennis over (visuele) informatieverwerking bij mens/dier kan
worden gebruikt bij ontwerp van kunstmatige systemen.
met name van belang voor systemen die met natuurlijke
stimuli moeten omgaan
Visuele waarneming
Visuele waarneming
3
Visuele waarneming bij organismen
4
ontwerp van sensoren
optimale verwerking van natuurlijke stimuli:
•ontwerp van sensoren
b.v. concentratie op interessante delen van omgeving
•adaptatie
b.v. dynamisch bereik voor intensiteit
•filteren van interessante kenmerken uit het beeld
b.v. detectie van randen, kleuren, beweging.
•gebruik van ‘actief zien’
b.v. actieve bewegingen van oog om ambiguiteiten te reduceren.
•interpretatie
b.v. doen van aannames over omgeving (b.v. bij 3D interpretatie).
? Visuele illusies
Chrysomyia megacephala
Visuele waarneming
Visuele waarneming
2
5
6
verschillende typen ogen. A-C: evertebraten, D: camera-oog van zoogdier.
het electromagnetische spectrum
(Shepherd, 1994)
Visuele waarneming
Visuele waarneming
7
8
cellen in de retina
Het menselijk oog met de verschillende celtypen in de retina.
(Hubel, 1995)
Visuele waarneming
Visuele waarneming
3
9
10
microsaccades worden gemaakt om ondanks lichtadaptatie toch te unnen
k
blijven zien.
Adaptation
Range of visible light intensities
Intensity (candela/m2)
1010
The sun at noon
109
Damaging
108
107
Filament of a 100 Watt light bulb
106
105
White paper in sunlight
104
103
Photopic vision
102
Comfortable reading
10
1
Mesopic vision
10-1
White paper in moonlight
10-2
10-3
White paper in starlight
10-4
Scotopic vision
10-5
Weakest visible light
10-6
Visuele
Visuele
waarneming
waarneming
Visuele waarneming
11
12
Filteren van interessante kenmerken uit het beeld
bewegings-adaptatie
center surround cells: contrastopscherping
waterval-illusie
Visuele waarneming
Visuele waarneming
4
13
14
Filteren van interessante kenmerken uit het beeld
simple cells: detectie van randen
Machbanden
Visuele waarneming
Visuele waarneming
15
Visuele waarneming
16
Visuele waarneming
5
17
18
magno en parvo cellulaire cellagen in de Laterale geniculus
magno cellular pathway ‘where pathway’: bewegingszien
parvocellulair pathway ‘what pathway’: objectherkenning (o.a. kleur)
De visuele cortex. (a) V1 (striate cortex) en de gebieden V2 t/m V5 (zie (c)).
(Zeki, 1993)
Visuele waarneming
Visuele waarneming
19
20
‘what’(ventraal) en ‘where’(dorsaal) pathways
‘single cell’‘afleiding in gebied V4. De cel reageert op een rood gekleerd vlak.
Visuele waarneming
Visuele waarneming
6
21
‘single cell’‘afleiding in gebied V5. De cel reageert op een stimulus die in een bepaalde richting beweegt.
(Zeki, 1993)
22
Activiteit van de hersenen (gemeten m.b.v. PET) bij het kijken naar een gekleurd voorwerp (a, activiteit
in V4) of een bewegend voorwerp (b, activiteit in V5). (d) De primaire visuele cortex, V1, en V2 worden
door beide stimuli geactiveerd. (NB: a en b omgedraaid?, zie slide 14)
Visuele waarneming
Visuele waarneming
23
Verschillende features uit een beeld worden in
gespecialiseerde hersengebieden gedetecteerd
24
Gebruik van actief zien
- reductie van ambiguiteiten
- richten van aandacht
Visuele waarneming
Visuele
Visuele
waarneming
waarneming
7
25
26
gebruik van actief zien voor afstand schatting
locust (heeft ogen aan beide zijden van hoofd, dus geen binoculair zicht)
lateral motion ==> motion parallax ==> info about distance
Side to side scanning movements of a praying mantis. The
body moves in such a way that the head travels along a line
that is almost exactly perpendicular to the animal’s forward
direction of view. The head does not rotate
Fig. 2.5 Land and Collett
Visuele waarneming
Visuele waarneming
27
28
Interpretatie
flying insects make saccadic turns
==> compression of rotational motion to small time intervals
b.v. doen van aannames over
omgeving bij 3D interpretatie.
Visuele waarneming
Visuele waarneming
8
29
30
Muller-Lyer illusie
Visuele
Visuele
waarneming
waarneming
Visuele
Visuele
waarneming
waarneming
31
32
Poggendorf illusie
Visuele
Visuele
waarneming
waarneming
Visuele waarneming
9
33
34
size constancy
waarneming van beweging
(a) beeld-retina systeem
(b) oog-hoofd systeem
Visuele
Visuele
waarneming
waarneming
Visuele waarneming
35
Visuele waarneming
36
Visuele waarneming
10
37
38
(Wandell, 1995)
Visuele waarneming
Visuele waarneming
39
literatuur:
•‘Foundations of vision’, B.A. Wandell (1995)
•‘Eye brain and vision’, D. H. Hubel (1995)
•‘A vision of the brain’, S. Zeki (1993)
•‘Neurobiology’, G.M. Shepherd (1994)
Visuele
Visuele
waarneming
waarneming